Các thuộc tính của ánh sáng là gì?

Thuật ngữ "ánh sáng" có thể được sử dụng để chỉ ánh sáng khả kiến, là bức xạ điện từ của một bước sóng có thể được nhận biết bằng mắt người, hoặc thường là bức xạ điện từ của bất kỳ bước sóng nào. Có nhiều đặc tính ánh sáng khác nhau được chia sẻ bởi tất cả các bức xạ điện từ, bao gồm tốc độ của nó trong chân không, khả năng phản xạ và hành vi giống sóng trong hầu hết các tình huống. Các đặc tính khác nhau của ánh sáng có thể được biểu hiện bằng các sóng ánh sáng khác nhau. Các đặc tính biến đổi này bao gồm bước sóng, tần số, cường độ và phân cực. Các tính chất cơ học lượng tử của ánh sáng là mối quan tâm đặc biệt trong vật lý và hóa học và được dựa trên thực tế là ánh sáng hoạt động như một sóng và như một hạt.

Một loạt các thuộc tính khác nhau của ánh sáng có thể được sử dụng để mô tả và phân loại bất kỳ sóng bức xạ điện từ nào. Bước sóng ánh sáng mô tả khoảng cách giữa hai đỉnh trong sóng hoặc khoảng cách giữa các phần lặp lại trong sóng. Tần số mô tả số lần lặp lại xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. Các đặc tính ánh sáng khác, chẳng hạn như cường độ và phân cực, cũng có thể được sử dụng để phân loại các sóng ánh sáng cụ thể.

Ánh sáng đi qua một chân không ở 186.282 dặm mỗi giây (khoảng 299.792.458 mét mỗi giây). Tốc độ này được gọi là "tốc độ ánh sáng" và cực kỳ quan trọng trong vật lý vì nhiều lý do, bao gồm cả vị trí của nó trong thuyết tương đối hẹp của Einstein. Lý thuyết nói rằng "tốc độ ánh sáng trong chân không giống nhau đối với tất cả các nhà quan sát bất kể chuyển động của chúng hay chuyển động của nguồn sáng." Do đó, ánh sáng phát ra từ một nguồn ánh sáng di chuyển ở tốc độ gần như của ánh sáng truyền cùng tốc độ với ánh sáng phát ra từ nguồn ánh sáng bất động. Thuyết tương đối hẹp dẫn đến hiện tượng như giãn nở thời gian, co rút chiều dài, và ý tưởng rằng tốc độ tối đa nhất thiết là hữu hạn.

Các tính chất cơ học lượng tử của ánh sáng chủ yếu liên quan đến tính hai mặt sóng-hạt - thực tế là ánh sáng ứng xử, vào những thời điểm khác nhau, giống như sóng và giống như một hạt. Các thí nghiệm đã chứng minh các đặc tính ánh sáng giống như sóng, như nhiễu, phân cực và nhiễu xạ. Tuy nhiên, một thí nghiệm chứng minh “hiệu ứng quang điện” đã chứng minh rằng ánh sáng cũng thể hiện các đặc tính giống như hạt mà một thứ hoàn toàn giống sóng không thể chứng minh được. "Hạt" ánh sáng cơ bản được gọi là "photon", được định nghĩa là một lượng tử ánh sáng đơn lẻ, hoặc "lượng ánh sáng" vật lý nhỏ nhất có thể tồn tại trong một đơn vị duy nhất.