Vidljiva svjetlost koja putuje vrtoglavih 186.282 milje u sekundi kroz svemir, samo je jedan dio širokog spektra svjetlosti, koji obuhvaća sva elektromagnetska zračenja. Vidljivu svjetlost možemo otkriti zbog stanica u obliku konusa u našim očima osjetljivih na valne duljine nekih oblika svjetlosti. Drugi su oblici svjetlosti nevidljivi ljudima, jer su njihove valne duljine premale ili prevelike da bi ih mogle otkriti naše oči.
Skrivena priroda bijele svjetlosti
Ono što nazivamo bijelom svjetlošću uopće nije jedna boja, već cijeli kombinirani spektar vidljive svjetlosti. Većinu ljudske povijesti priroda bijele svjetlosti bila je potpuno nepoznata. Sir Isaac Newton je tek 1660-ih otkrio istinu iza bijelog svjetla koristeći prizme - trokutaste staklene pločice - kako bi svjetlost razbili u sve njegove različite boje, a zatim ih ponovo sastavili opet.
Kad bijela svjetlost prolazi kroz prizmu, njezine se sastavne boje razdvajaju, otkrivajući crvenu, narančastu, žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. To je isti efekt koji vidite kada svjetlost prolazi kroz kapljice vode, stvarajući dugu na nebu. Kad te razdvojene boje zasjaju kroz drugu prizmu, one se ponovno povežu i tvore jedan snop bijele svjetlosti.
Svjetlosni spektar
Bijelo svjetlo i sve dugine boje predstavljaju mali dio elektromagnetskog spektra, ali oni su jedini oblici svjetlosti koje možemo vidjeti zbog svojih valnih duljina. Ljudi mogu otkriti samo valne duljine između 380 i 700 nanometara. Ljubičica ima najkraću valnu duljinu koju možemo vidjeti, dok je crvena najveća.
Iako druge oblike elektromagnetskog zračenja obično ne nazivamo svjetlošću, među njima je mala razlika. Infracrveno svjetlo je neposredno izvan našeg vida s valnom duljinom većom od crvene svjetlosti. Samo s instrumentima poput naočala za noćni vid možemo otkriti infracrvenu svjetlost koju generira naša koža i drugi predmeti koji emitiraju toplinu. S druge strane vidljivog spektra, manji od ljubičastih svjetlosnih valova su ultraljubičasto svjetlo, X-zrake i gama zrake.
Svjetlosna boja i energija
Svjetlosnu boju obično određuje energija koju proizvodi izvor koji je emitira. Što je objekt vrući, to više energije zrači, što rezultira svjetlošću kraćih valnih duljina. Hladniji objekti stvaraju svjetlost duljih valnih duljina. Na primjer, ako zapalite baterijsku svjetiljku, otkrit ćete da je njezin plamen isprva crven, ali dok ga pojačavate, boja postaje plava.
Slično tome, zvijezde emitiraju različite boje svjetlosti zbog svojih temperatura. Sunčeva površina ima temperaturu oko 5500 Celzijevih stupnjeva, zbog čega emitira žućkastu svjetlost. Zvijezda hladnije temperature od 3000 C, poput Betelgeusea, emitira crveno svjetlo. Vruće zvijezde poput Rigela, s površinskom temperaturom od 12 000 C, emitiraju plavo svjetlo.
Dvostruka priroda svjetlosti
Eksperimenti sa svjetlošću početkom 20. stoljeća otkrili su da je svjetlost imala dvije prirode. Većina eksperimenata pokazala je da se svjetlost ponašala kao val. Na primjer, kad svjetlost prosijate kroz vrlo uski prorez, ona se širi poput vala. U drugom eksperimentu, međutim, nazvanom fotoelektrični efekt, kada na metal natrija osvjetljavate ljubičastu svjetlost, metal izbacuje elektrone, sugerirajući da je svjetlost sačinjena od čestica zvanih fotoni.
U stvari, svjetlost se ponaša i kao čestica i kao val i čini se da mijenja svoju prirodu na temelju eksperimenta koji provodite. U sada poznatom eksperimentu s dvije proreze, kada svjetlost naiđe na dva proreza u jednoj barijeri, ponaša se kao čestica kada tražite čestice, ali ponaša se i kao val ako tražite valovi.