Видимата светлина, която се движи с шеметните 186 282 мили в секунда през космоса, е само една част от широкия спектър на светлината, която обхваща цялото електромагнитно излъчване. Можем да открием видима светлина поради конусовидни клетки в очите ни, които са чувствителни към дължините на вълните на някои форми на светлина. Другите форми на светлина са невидими за хората, тъй като дължините на вълните им са или твърде малки, или твърде големи, за да бъдат открити от очите ни.
Скритата природа на бялата светлина
Това, което наричаме бяла светлина, изобщо не е един цвят, а целият спектър на видимата светлина, всички заедно. През по-голямата част от човешката история природата на бялата светлина беше напълно непозната. Едва през 1660-те сър Исак Нютон открива истината зад бялата светлина, използвайки призми - триъгълни стъклени пръти - за да разбиете светлината във всичките й различни цветове и след това да ги сглобите отново отново.
Когато бялата светлина преминава през призма, съставните й цветове се разделят, разкривайки червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово. Това е същият ефект, който виждате, когато светлината преминава през капки вода, създавайки дъга в небето. Когато тези разделени цветове блестят през втора призма, те се връщат заедно, за да образуват един-единствен лъч бяла светлина.
Светлинният спектър
Бялата светлина и всички цветове на дъгата представляват малка част от електромагнитния спектър, но те са единствените форми на светлина, които можем да видим поради техните дължини на вълните. Хората могат да открият само дължини на вълните между 380 и 700 нанометра. Виолетовата има най-късата дължина на вълната, която можем да видим, докато червената има най-голямата.
Въпреки че обикновено не наричаме други форми на електромагнитно излъчване светлина, има малка разлика между тях. Инфрачервената светлина е точно извън зрението ни с дължина на вълната по-голяма от червената светлина. Само с инструменти като очила за нощно виждане можем да открием инфрачервената светлина, генерирана от нашата кожа и други излъчващи топлина предмети. От другата страна на видимия спектър, по-малки от виолетовите светлинни вълни са ултравиолетовите лъчи, рентгеновите и гама лъчите.
Светъл цвят и енергия
Светлият цвят обикновено се определя от енергията, произведена от източника, който го излъчва. Колкото по-горещ е обектът, толкова повече енергия излъчва, което води до светлина с по-къси дължини на вълната. По-хладните обекти създават светлина с по-дълги вълни. Например, ако запалите фенерче, първо ще откриете, че пламъкът му е червен, но докато го включвате, цветът става син.
По същия начин звездите излъчват различни цветове светлина поради техните температури. Повърхността на слънцето има температура около 5500 градуса по Целзий, което го кара да излъчва жълтеникава светлина. Звезда с по-хладна температура от 3000 C, подобно на Betelgeuse, излъчва червена светлина. По-горещи звезди като Ригел, с повърхностна температура 12 000 С, излъчват синя светлина.
Двойната природа на светлината
Експериментите със светлината в началото на 20-ти век разкриват, че светлината има две природи. Повечето експерименти показват, че светлината се държи като вълна. Например, когато осветявате светлина през много тесен процеп, тя се разширява, както вълната. В друг експеримент обаче, наречен фотоелектричен ефект, когато осветявате виолетова светлина върху натриевия метал, металът изхвърля електрони, което предполага, че светлината е направена от частици, наречени фотони.
Всъщност светлината се държи и като частица, и като вълна и изглежда променя природата си въз основа на експеримента, който провеждате. В известния вече експеримент с два процепа, когато светлината срещне два процепа в една бариера, тя се държи като частица, когато търсите частици, но се държи и като вълна, ако търсите вълни.