Sepanjang sejarah, manusia telah memikirkan sifat fenomena seperti cahaya. Dari zaman dahulu hingga kini, idea mengenainya telah berubah dan bertambah baik. Hipotesis yang paling popular cenderung bahawa cahaya adalah zarah atau gelombang. Cabang sains moden yang mengkaji sifat dan tingkah laku cahaya dipanggil optik.
Sejarah perkembangan idea tentang cahaya
Menurut idea ahli falsafah Yunani kuno, seperti Aristotle, cahaya ialah sinar yang terpancar daripada mata manusia. Melalui eter, bahan lutsinar yang memenuhi ruang, sinaran ini merebak, membolehkan seseorang melihat objek.
Ahli falsafah lain, Plato, mencadangkan bahawa matahari ialah sumber cahaya di Bumi.
Ahli falsafah dan ahli matematik Pythagoras percaya bahawa zarah-zarah kecil terbang keluar dari objek. Memasuki mata manusia, ia memberi kita gambaran tentang rupa objek ini.
Walaupun kelihatan naif, hipotesis ini meletakkan asas untuk perkembangan pemikiran selanjutnya.
Jadi, pada abad ke-17, saintis Jerman Johannes Keplermenyatakan teori yang hampir dengan idea Plato dan Pythagoras. Pada pendapatnya, cahaya ialah zarah, atau lebih tepat lagi, aliran zarah yang merambat dari beberapa sumber.
Hipotesis Korpuskular Newton
Saintis Isaac Newton mengemukakan teori yang menggabungkan sedikit sebanyak idea yang bercanggah tentang fenomena ini.
Mengikut hipotesis Newton, cahaya ialah zarah yang kelajuan pergerakannya sangat tinggi. Korpuskel merambat dalam medium homogen, bergerak secara seragam dan lurus dari sumber cahaya. Jika aliran zarah ini memasuki mata, maka orang itu memerhati sumbernya.
Menurut saintis, corpuscles mempunyai saiz yang berbeza, memberikan kesan warna yang berbeza. Sebagai contoh, zarah besar menyumbang kepada fakta bahawa seseorang melihat merah. Dia berhujah fenomena pantulan aliran cahaya dengan lantunan semula zarah daripada penghalang pepejal.
Saintis menerangkan warna putih dengan gabungan semua warna spektrum. Kesimpulan ini adalah asas kepada teori penyebarannya, fenomena yang ditemuinya pada tahun 1666.
Hipotesis Newton mendapat penerimaan besar di kalangan sezamannya, menerangkan banyak fenomena optik.
Teori gelombang Huygens
Saintis lain pada masa yang sama, Christian Huygens, tidak bersetuju bahawa cahaya ialah zarah. Dia mengemukakan hipotesis gelombang sifat cahaya.
Huygens percaya bahawa semua ruang antara objek dan dalam objek itu sendiri dipenuhi dengan eter, dan sinaran cahaya adalah denyutan, gelombang yang merambat dalam eter ini. Setiap bahagian eter, yang mencapai cahayagelombang menjadi sumber yang dipanggil gelombang sekunder. Eksperimen mengenai gangguan dan pembelauan cahaya mengesahkan kemungkinan penjelasan gelombang tentang sifat cahaya.
Teori Huygens tidak banyak mendapat pengiktirafan pada zamannya, kerana kebanyakan saintis cenderung menganggap cahaya sebagai zarah. Walau bagaimanapun, ia kemudiannya diterima pakai dan diperhalusi oleh ramai saintis, seperti Jung dan Fresnel.
Pembangunan pandangan lanjut
Persoalan apakah cahaya dalam fizik terus memenuhi fikiran saintis. Pada abad ke-19, James Clerk Maxwell mengembangkan teori bahawa sinaran cahaya ialah gelombang elektromagnet frekuensi tinggi. Ideanya adalah berdasarkan fakta bahawa kelajuan cahaya dalam vakum adalah sama dengan kelajuan gelombang elektromagnet.
Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan istilah "kuantum" ke dalam sains, yang diterjemahkan sebagai "bahagian", "jumlah kecil". Menurut Planck, sinaran gelombang elektromagnet tidak berlaku secara berterusan, tetapi dalam bahagian, dalam kuantiti.
Idea ini dibangunkan oleh Albert Einstein. Beliau mencadangkan bahawa cahaya bukan sahaja dipancarkan, tetapi juga diserap dan disebarkan oleh zarah. Untuk menamakan mereka, dia menggunakan perkataan "foton" (istilah ini pertama kali dicadangkan oleh Gilbert Lewis).
Dualiti gelombang zarah
Penjelasan moden tentang sifat cahaya terletak pada konsep dualiti gelombang-zarah. Intipati fenomena ini ialah jirim boleh mempamerkan sifat-sifat kedua-dua gelombang dan zarah. Cahaya adalah contoh perkara sedemikian. Kajian saintis yang datang kepada pendapat yang kelihatan bertentangan adalah pengesahan tentang sifat dua cahaya. Cahaya ialah zarah dan gelombang pada masa yang sama. Tahap manifestasi setiap sifat ini bergantung pada keadaan fizikal tertentu. Dalam kes tertentu, cahaya mempamerkan sifat-sifat gelombang elektromagnet, mengesahkan teori gelombang asalnya, dalam kes lain, cahaya adalah aliran sel-sel (foton). Ini memberikan alasan untuk menyatakan bahawa cahaya ialah zarah.
Cahaya menjadi perkara pertama dalam sejarah fizik, yang mengiktiraf kehadiran dualisme gelombang korpuskular. Kemudian, sifat ini ditemui dalam beberapa perkara lain, contohnya, tingkah laku gelombang diperhatikan dalam molekul dan nukleon.
Ringkasnya, kita boleh mengatakan bahawa cahaya adalah fenomena unik, sejarah perkembangan idea yang mempunyai lebih daripada dua ribu tahun. Menurut pemahaman moden tentang fenomena ini, cahaya mempunyai dua sifat, menunjukkan sifat kedua-dua gelombang dan zarah.
