Światło widzialne, które przemieszcza się w przestrzeni z zawrotną prędkością 186 282 mil na sekundę, jest tylko częścią szerokiego spektrum światła, które obejmuje całe promieniowanie elektromagnetyczne. Możemy wykryć światło widzialne dzięki komórkom w kształcie stożka w naszych oczach, które są wrażliwe na długości fal niektórych form światła. Inne formy światła są niewidoczne dla ludzi, ponieważ ich długości fal są albo zbyt małe, albo zbyt duże, aby mogły zostać wykryte przez nasze oczy.
Ukryta natura białego światła
To, co nazywamy światłem białym, nie jest wcale pojedynczym kolorem, ale pełnym spektrum światła widzialnego razem wziętymi. Przez większość historii ludzkości natura białego światła była zupełnie nieznana. Dopiero w latach sześćdziesiątych XVI wieku Sir Isaac Newton odkrył prawdę o białym świetle za pomocą pryzmatów: trójkątne sztaby szkła – aby rozbić światło na wszystkie jego różne kolory, a następnie złożyć je na nowo jeszcze raz.
Kiedy białe światło przechodzi przez pryzmat, jego składowe kolory są rozdzielone, odsłaniając czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy. To ten sam efekt, który widzisz, gdy światło przechodzi przez kropelki wody, tworząc tęczę na niebie. Kiedy te oddzielone kolory prześwitują przez drugi pryzmat, łączą się z powrotem, tworząc pojedynczą wiązkę białego światła.
Widmo światła
Białe światło i wszystkie kolory tęczy stanowią niewielką część widma elektromagnetycznego, ale są to jedyne formy światła, które możemy zobaczyć ze względu na ich długość fali. Ludzie mogą wykrywać tylko fale o długości od 380 do 700 nanometrów. Fioletowy ma najkrótszą długość fali, jaką możemy zobaczyć, a czerwony ma największą.
Chociaż zwykle nie nazywamy innych form promieniowania elektromagnetycznego światłem, różnica między nimi jest niewielka. Światło podczerwone jest tuż poza naszym polem widzenia o długości fali większej niż światło czerwone. Tylko za pomocą przyrządów takich jak gogle noktowizyjne możemy wykryć światło podczerwone generowane przez naszą skórę i inne obiekty emitujące ciepło. Po drugiej stronie widma widzialnego falami mniejszymi niż fioletowe są światło ultrafioletowe, promienie rentgenowskie i promienie gamma.
Barwa światła i energia
Barwa światła jest zwykle określana przez energię wytwarzaną przez źródło, które ją emituje. Im gorętszy obiekt, tym więcej energii promieniuje, co skutkuje światłem o krótszych długościach fal. Chłodniejsze obiekty wytwarzają światło o dłuższych falach. Na przykład, jeśli zapalisz latarkę, zauważysz, że jej płomień jest początkowo czerwony, ale gdy go podkręcisz, kolor stanie się niebieski.
Podobnie gwiazdy emitują różne kolory światła ze względu na swoją temperaturę. Powierzchnia Słońca ma temperaturę około 5500 stopni Celsjusza, co powoduje, że emituje żółtawe światło. Gwiazda o niższej temperaturze 3000 C, jak Betelgeuse, emituje czerwone światło. Gorętsze gwiazdy, takie jak Rigel, o temperaturze powierzchni 12 000 C, emitują niebieskie światło.
Podwójna natura światła
Eksperymenty ze światłem na początku XX wieku ujawniły, że światło ma dwie natury. Większość eksperymentów wykazała, że światło zachowywało się jak fala. Na przykład, kiedy przepuszczasz światło przez bardzo wąską szczelinę, rozszerza się ono jak fala. Jednak w innym eksperymencie, zwanym efektem fotoelektrycznym, gdy oświetlisz metaliczny sód fioletowym światłem, metal wyrzuca elektrony, co sugeruje, że światło składa się z cząstek zwanych fotonami.
W rzeczywistości światło zachowuje się zarówno jak cząsteczka, jak i fala i wydaje się, że zmienia swoją naturę w zależności od tego, jaki eksperyment przeprowadzasz. W słynnym teraz eksperymencie z dwiema szczelinami, gdy światło napotyka dwie szczeliny w jednej barierze, zachowuje się jak cząstka, gdy szukasz cząstek, ale zachowuje się również jak fala, jeśli szukasz fale.