NộI Dung
Câu hỏi về cách ánh sáng đi qua không gian là một trong những bí ẩn lâu năm của vật lý. Trong các giải thích hiện đại, đó là một hiện tượng sóng không cần phương tiện để truyền qua. Theo lý thuyết lượng tử, nó cũng hoạt động như một tập hợp các hạt trong những trường hợp nhất định. Tuy nhiên, đối với hầu hết các mục đích vĩ mô, hành vi của nó có thể được mô tả bằng cách coi nó như một sóng và áp dụng các nguyên tắc của cơ học sóng để mô tả chuyển động của nó.
Rung điện từ
Vào giữa những năm 1800, nhà vật lý người Scotland James Clerk Maxwell đã xác định rằng ánh sáng là một dạng năng lượng điện từ truyền trong sóng. Câu hỏi làm thế nào nó quản lý để làm như vậy trong trường hợp không có phương tiện được giải thích bởi bản chất của rung động điện từ. Khi một hạt tích điện rung động, nó tạo ra một rung động điện tự động tạo ra một từ trường - các nhà vật lý thường hình dung những rung động này xảy ra trong các mặt phẳng vuông góc. Các dao động được ghép nối truyền ra từ nguồn; không có phương tiện, ngoại trừ trường điện từ thấm vào vũ trụ, được yêu cầu để dẫn chúng.
Một tia sáng
Khi một nguồn điện từ tạo ra ánh sáng, ánh sáng truyền ra ngoài như một chuỗi các quả cầu đồng tâm đặt cách nhau theo sự rung động của nguồn. Ánh sáng luôn đi con đường ngắn nhất giữa nguồn và đích. Một đường được vẽ từ nguồn tới đích, vuông góc với mặt sóng, được gọi là tia. Xa nguồn, các mặt sóng hình cầu suy biến thành một chuỗi các đường thẳng song song di chuyển theo hướng của tia. Khoảng cách của chúng xác định bước sóng của ánh sáng và số lượng các đường như vậy đi qua một điểm nhất định trong một đơn vị thời gian nhất định xác định tần số.
Tốc độ ánh sáng
Tần số mà một nguồn sáng rung động xác định tần số - và bước sóng - của bức xạ tổng hợp. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến năng lượng của gói sóng - hoặc sự bùng nổ của sóng di chuyển như một đơn vị - theo mối quan hệ được thiết lập bởi nhà vật lý Max Planck vào đầu những năm 1900. Nếu ánh sáng được nhìn thấy, tần số rung xác định màu sắc. Tuy nhiên, tốc độ ánh sáng không bị ảnh hưởng bởi tần số rung động. Trong chân không, nó luôn luôn là 299.792 km mỗi giây (186, 282 dặm mỗi giây), một giá trị biểu hiện bằng chữ "c". Theo thuyết tương đối của Einsteins, không có gì trong vũ trụ di chuyển nhanh hơn thế này.
Khúc xạ và cầu vồng
Ánh sáng truyền chậm hơn trong môi trường so với trong chân không và tốc độ tỷ lệ thuận với mật độ của môi trường. Sự thay đổi tốc độ này khiến ánh sáng bị bẻ cong tại giao diện của hai phương tiện - một hiện tượng gọi là khúc xạ. Góc mà nó uốn cong phụ thuộc vào mật độ của hai môi trường và bước sóng của ánh sáng tới. Khi sự cố ánh sáng trên một môi trường trong suốt bao gồm các mặt sóng có bước sóng khác nhau, mỗi mặt sóng sẽ uốn cong ở một góc khác nhau và kết quả là một cầu vồng.