Hvernig ferðast ljósið?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig ferðast ljósið?
Ljósið hegðar sér ýmist sem agnir eða bylgjur eftir aðstæðum. Þegar það birtist sem agnir ferðast það á afar einfaldan hátt eftir beinum línum. Þegar það kemur fram sem bylgjur er hegðun þess að flestu leyti hliðstæð öðrum bylgjum sem við þekkjum, svo sem bylgjum á vatni, bylgjum í streng, hljóðbylgjum í lofti eða jarðskjálftabylgjum. Helsti munurinn er sá að ljósbylgjur eru afar stuttar, ljós hefur mjög stutta bylgjulengd eins og oft er sagt. Þetta einkenni ljóssins varð til þess að menn héldu lengi vel að það væri agnir en ekki bylgjur.

Ljósið ferðast um tómarúm með gríðarlegum hraða, 300.000 km á sekúndu sem er mörgum, mörgum sinnum meiri hraði en við sjáum í neinu öðru í kringum okkur. Í gleri lækkar hraðinn niður í um það bil tvo þriðju af þessari tölu en í vatni er hraðinn hins vegar um 3/4 af þessu gildi. Þessi munur á hraða veldur því sem við köllum ljósbrot (e. refraction); ljósgeisli brotnar eða beygir snöggt þegar hann kemur inn í vatn eða gler.

Við höfum öll séð hvernig bylgjur á vatni endurkastast frá bakka eða brún íláts, misjafnlega skýrt eftir aðstæðum. Endurkast (e. reflection) ljóss frá hlutum gerist með sama hætti, til dæmis meira og skýrara frá sumum hlutum en öðrum. Við getum þannig skilið endurkastið út frá því að ljósið sé bylgjur og raunar gætum við líka skilið það út frá agnahugmyndinni, en það er annað mál.

Ýmsar bylgjur sem við þekkjum fara ekki endilega eftir beinum línum, heldur geta til dæmis beygt fyrir horn. Þegar hljóð frá skólastofu berst út á ganginn fyrir framan hefur hljóðið einmitt beygt fyrir horn. Við getum líka heyrt hljóð þó að við stöndum til að mynda bak við hús miðað við hljóðgjafann. Við getum lýst þessu þannig að húsið virðist ekki mynda skýran skugga gagnvart hljóðinu. Stóru bylgjurnar á hafinu beygja líka þegar þær koma upp að landinu og falla yfirleitt hornrétt að ströndinni að lokum, óháð stefnu þeirra í upphafi. Við köllum þetta allt saman öldubeygju (e. diffraction).

En hvernig stendur þá á því að ljósbylgjur mynda skugga og virðast ekki fara fyrir horn? Svarið felst í því sem áður var sagt, að ljósbylgjur eru svo stuttar. Bylgjulengd hljóðsins sem berst fram á gang í skólanum er sambærileg við stærð dyraopsins og gangsins og þess vegna "beygir" það, og hliðstæð skýring á við bylgjurnar á sjónum. En bylgjulengd ljóss er minni en þúsundasti partur úr millímetra og því sjáum við yfirleitt ekki neina öldubeygju ljóss í daglegu lífi. Hins vegar getum við séð hana í sérstökum tækjum og tólum, til dæmis í smásjám og í svokölluðum ljósgreiðum.

Mörgum finnst skrýtið að ljós skuli geta ferðast um tómarúm, til dæmis frá sól til jarðar. Flestar aðrar bylgjur sem við þekkjum berast frá einum stað til annars með einhverju efni sem við getum kallað burðarefni: Loftið kringum okkur ber hljóðið til eyrnanna í okkur, vatnið í sjónum ber sjávarbylgjurnar, efnið í jörðinni ber jarðskjálftabylgjurnar og svo framvegis. En ljósið þarf ekkert slíkt efni til að berast um rúmið. Það tengist því að ljós er ein tegund rafsegulbylgna. Í þeim myndast rafsvið og segulsvið í sífellu á víxl og geta haldið hvort öðru við án þess að neitt efni þurfi að koma við sögu.

Mynd:

• Santilli-foundation.org

...