Redzamā gaisma, kas caur kosmosu pārvietojas ar galvu reibinošām 186 282 jūdzēm sekundē, ir tikai viena no gaismas plašā spektra daļām, kas aptver visu elektromagnētisko starojumu. Mēs varam noteikt redzamo gaismu konusu formas šūnu dēļ mūsu acīs, kas ir jutīgas pret dažu gaismas formu viļņu garumiem. Citas gaismas formas cilvēkiem nav redzamas, jo to viļņu garumi ir vai nu pārāk mazi, vai pārāk lieli, lai tos varētu noteikt mūsu acis.
Baltās gaismas slēptā daba
Tas, ko mēs saucam par balto gaismu, vispār nav viena krāsa, bet viss redzamās gaismas spektrs kopā. Lielākajā daļā cilvēces vēstures baltās gaismas daba nebija pilnīgi zināma. Tikai 1660. gados sers Īzaks Ņūtons atklāja patiesību aiz baltās gaismas, izmantojot prizmas - trīsstūrveida stikla stieņi - lai sadalītu gaismu visās tās dažādās krāsās un pēc tam tās samontētu atkal.
Kad balta gaisma iet caur prizmu, tās komponentu krāsas tiek atdalītas, atklājot sarkanu, oranžu, dzeltenu, zaļu, zilu, indigo un violetu. Tas ir tas pats efekts, ko jūs redzat, kad gaisma iziet cauri ūdens pilienam, radot varavīksni debesīs. Kad šīs atdalītās krāsas spīd caur otro prizmu, tās atkal tiek apvienotas, veidojot vienu baltas gaismas staru.
Gaismas spektrs
Balta gaisma un visas varavīksnes krāsas pārstāv nelielu elektromagnētiskā spektra daļu, taču tās ir vienīgās gaismas formas, kuras mēs varam redzēt viļņu garuma dēļ. Cilvēks var noteikt tikai viļņu garumus no 380 līdz 700 nanometriem. Violetai ir īsākais viļņa garums, kādu mēs varam redzēt, savukārt sarkanai ir vislielākais.
Lai gan mēs parasti nesaucam citus elektromagnētiskā starojuma veidus par gaismu, starp tiem ir maz atšķirību. Infrasarkanā gaisma atrodas tieši ārpus mūsu redzesloka ar viļņa garumu, kas ir lielāks par sarkano gaismu. Tikai ar tādiem instrumentiem kā nakts redzamības brilles mēs varam noteikt infrasarkano gaismu, ko rada mūsu āda un citi siltumu izstarojoši priekšmeti. Redzamā spektra otrā pusē mazāki par violetajiem gaismas viļņiem ir ultravioletais, rentgena un gamma stari.
Gaismas krāsa un enerģija
Gaismas krāsu parasti nosaka enerģija, ko rada avots, kas to izstaro. Jo karstāks ir objekts, jo vairāk enerģijas tas izstaro, kā rezultātā rodas gaisma ar īsākiem viļņu garumiem. Vēsāki objekti rada gaismu ar lielāku viļņu garumu. Piemēram, ieslēdzot lodlampu, vispirms atradīsit, ka tā liesma ir sarkana, bet, to pagriežot, krāsa kļūst zila.
Līdzīgi zvaigznes temperatūras dēļ izstaro dažādas gaismas krāsas. Saules virsmas temperatūra ir aptuveni 5500 grādi pēc Celsija, izraisot dzeltenīgu gaismu. Zvaigzne ar vēsāku temperatūru 3000 C, piemēram, Betelgeuse, izstaro sarkanu gaismu. Karstākas zvaigznes kā Rigel ar virsmas temperatūru 12 000 C izstaro zilu gaismu.
Gaismas dubultā daba
Eksperimenti ar gaismu 20. gadsimta sākumā atklāja, ka gaismai bija divas dabas. Lielākā daļa eksperimentu parādīja, ka gaisma izturējās kā vilnis. Piemēram, kad jūs spīdat gaismu caur ļoti šauru spraugu, tā izplešas tāpat kā vilnis. Citā eksperimentā, ko dēvē par fotoelektrisko efektu, kad jūs spīdat violetu gaismu uz nātrija metālu, metāls izstaro elektronus, kas liek domāt, ka gaisma ir izgatavota no daļiņām, ko sauc par fotoniem.
Faktiski gaisma izturas gan kā daļiņa, gan kā vilnis, un šķiet, ka tā maina savu būtību, pamatojoties uz to, kuru eksperimentu jūs veicat. Tagad slavenajā divu spraugu eksperimentā, kad gaisma vienā barjerā sastop divas spraugas, tā izturas kā daļiņu, kad meklējat daļiņas, bet arī rīkojas kā vilnis, ja meklējat viļņi.