Θεωρίες για τη φύση του φωτός.

Σωματιδιακή φύση του φωτός.

500 BCE

Από την αρχαιότητα μέχρι τον Νεύτωνα.
Στην αρχαία Ελλάδα διατυπώθηκαν οι πρώτες θεωρίες για τη σωματιδιακή φύση του φωτός, οι οποίες όμως δεν έδωσαν ικανοποιητικές απαντήσεις.
Η πρώτη αναφορά γίνεται στον Εμπεδοκλή.

Σωματιδιακή φύση του φωτός.

300 BCE

Ευκλείδης.
Η οπτική είναι η αρχαιότερη σωζόμενη ελληνική πραγματεία σχετικά με την προοπτική. Στους ορισμούς του Ευκλείδη ακολουθεί την πλατωνική παράδοση ότι το όραμα προκαλείται από διακριτές ακτίνες που προέρχονται από το μάτι.

Σωματιδιακή φύση του φωτός.

1675

Προτείνεται η σωματιδιακή φύση του φωτός από τον Νεύτωνα (Newton).

Κυματική φύση του φωτός.

1690

Christiaan Huygens (Χόιχενς).
Πρότεινε ότι το φως εκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις ως μια σειρά κυμάτων σε ένα μέσο αποκαλούμενο ως αιθέρας.

Κυματική φύση του φωτός.

1804

Ο Tomas Young (Τόμας Γιάνγκ) αποδεικνύει πειραματικά με διάφορα φαινόμενα όπως η συμβολή, η περίθλαση και η πόλωση, την κυματική φύση του φωτός, και έδωσε το προβάδισμα στην κυματική θεωρία για το φως, που μέχρι τότε είχε ως προτεραιότητα τις ιδέες του Νεύτωνα για την σωματιδιακή φύση.

Το φως είναι Ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

1873

James Clerk Maxwell. Ο Μάξγουελ ανακάλυψε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, δεν είναι σαν τα μηχανικά κύματα και μπορούν να διαδοθούν μόνα τους στο κενό χωρίς τη βοήθεια του αιθέρα. Ταξιδεύουν στο κενό με σταθερή ταχύτητα, η οποία έτυχε να είναι ίση με την προηγουμένως μετρημένη ταχύτητα του φωτός. Από αυτό, ο Μάξγουελ κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το φως ήταν μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
Λίγα χρόνια αργότερα ο Hertz (Χερτζ) επιβεβαίωσε και πειραματικά τη θεωρία του.

Πειραματική επιβεβαίωση της Ηλεκτρομαγνητικής κυματικής φύσης του φωτός.

1879

Heinrich Hertz.
Λίγα χρόνια αργότερα ο Hertz (Χερτζ) επιβεβαίωσε και πειραματικά τη θεωρία του Maxwell ότι το φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Κβαντική φύση του φωτός.

1900

Max Planck.
Ο Planck για να ερμηνεύσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκαστικά έθεσε την υπόθεση ότι η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια εκπέμπεται και απορροφάται από τα σώματα σε ασυνεχής ποσότητες ενέργειας (πακέτα) τα κβάντα (quantum).

Κβαντική φύση του φωτός, τα φωτόνια.

1905

Albert Einstein.
Η ύλη εκπέμπει και απορροφά την ακτινοβολία (ενέργεια) σε ποσότητες που είναι ακέραια πολλαπλάσια μιας στοιχειώδους ποσότητας. Την υπόθεση αυτή χρησιμοποίησε ο Einstein για να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, δηλαδή την εξαγωγή ηλεκτρονίων από τα μέταλλα με την βοήθεια του φωτός. Τα σωματίδια του φωτός, τα φωτόνια έχουν ενέργεια κβαντισμένη και ακέραιο πολλαπλάσιο της συχνότητας της ακτινοβολίας (E=h f).

Επιβεβαίωση της κβαντικής φύσης του φωτός. Σκέδαση ακτίνων Χ, φαινόμενο Compton.

1923

Arthur Holly Compton.
Το 1923, ο Compton έδειξε ότι η μετατόπιση μήκους κύματος που παρατηρείται όταν οι ακτίνες Χ χαμηλής έντασης που σκεδάζονται από τα ηλεκτρόνια (αποκαλούμενη σκέδαση Compton) θα μπορούσε να εξηγηθεί από μια σωματιδιακή θεωρία των ακτίνων Χ, αλλά όχι από μια κυματική θεωρία.

Τα φωτόνια.

1926

Gilbert Newton Lewis.
Ο Lewis ονόμασε για πρώτη τα κβάντα φωτός, ως σωματίδια φωτόνια.

Κβαντική φύση του φωτός-Δυϊσμός (Σωματίδιο-κύμα).

1927

Σήμερα πιστεύουμε ότι το φως είναι σωματίδιο-κύμα. Το φαινόμενο λέγεται δυϊσμός (διπλή φύση του φωτός) και είναι τετριμμένο για την σημερινή φυσική (κβαντομηχανική). Το φως ανάλογα με το φαινόμενο, διαλέγει να μας παρουσιάσει μία από τις δύο φύσεις του. Μας παρουσιάζει την κυματική του φύση όταν εμφανίζεται σε φαινόμενα μεγάλης κλίμακας, όπως είναι η ανάκλαση, η διάθλαση, η περίθλαση και η συμβολή, ενώ παρουσιάζει τη σωματιδιακή του φύση όταν αλληλεπιδρά με την ύλη.