ตลอดประวัติศาสตร์ มนุษยชาติได้คิดเกี่ยวกับธรรมชาติของปรากฏการณ์เช่นแสง ตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบัน แนวความคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้เปลี่ยนแปลงและปรับปรุง สมมติฐานที่นิยมมากที่สุดมักจะเป็นแสงที่เป็นอนุภาคหรือคลื่น สาขาของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ที่ศึกษาธรรมชาติและพฤติกรรมของแสงเรียกว่าทัศนศาสตร์
ประวัติศาสตร์การพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับแสง
ตามความคิดของนักปรัชญากรีกโบราณ เช่น อริสโตเติล แสงคือรังสีที่เล็ดลอดออกมาจากดวงตาของมนุษย์ ผ่านอีเทอร์ สารโปร่งใสที่เติมช่องว่าง รังสีเหล่านี้แผ่ออก ทำให้บุคคลสามารถมองเห็นวัตถุ
เพลโต ปราชญ์อีกคนหนึ่งแนะนำว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดแสงบนโลก
นักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ปีทาโกรัสเชื่อว่าอนุภาคเล็กๆ ลอยออกมาจากวัตถุ เมื่อเข้าไปในสายตามนุษย์ พวกมันทำให้เราเห็นภาพของวัตถุเหล่านี้
แม้จะดูไร้เดียงสา แต่สมมติฐานเหล่านี้เป็นรากฐานสำหรับการพัฒนาความคิดต่อไป
ดังนั้น ในศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Johannes Keplerแสดงทฤษฎีที่ใกล้เคียงกับความคิดของเพลโตและพีทาโกรัส ในความเห็นของเขา แสงคืออนุภาค หรือมากกว่านั้นคือกระแสของอนุภาคที่แพร่กระจายจากแหล่งกำเนิดบางแห่ง
สมมุติฐานของนิวตั้น
นักวิทยาศาสตร์ Isaac Newton เสนอทฤษฎีที่รวมแนวคิดที่ขัดแย้งกันในระดับหนึ่งเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้
ตามสมมติฐานของนิวตัน แสงคืออนุภาคที่มีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงมาก คอร์ปัสเคิลแพร่กระจายในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงจากแหล่งกำเนิดแสง หากการไหลของอนุภาคเหล่านี้เข้าตา บุคคลนั้นจะสังเกตที่มาของดวงตา
ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า เม็ดโลหิตมีขนาดต่างกัน ให้ความรู้สึกเหมือนเป็นสีต่างๆ ตัวอย่างเช่น อนุภาคขนาดใหญ่มีส่วนทำให้คนเห็นสีแดง เขาโต้แย้งปรากฏการณ์การสะท้อนของกระแสแสงจากการสะท้อนกลับของอนุภาคจากสิ่งกีดขวางที่เป็นของแข็ง
นักวิทยาศาสตร์อธิบายสีขาวด้วยการผสมสีทั้งหมดของสเปกตรัม ข้อสรุปนี้เป็นพื้นฐานของทฤษฎีการกระจายตัวของเขา ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เขาค้นพบในปี 1666
สมมติฐานของนิวตันได้รับการยอมรับอย่างมากในหมู่คนรุ่นเดียวกัน ซึ่งสามารถอธิบายปรากฏการณ์ทางสายตาได้มากมาย
ทฤษฎีคลื่นของ Huygens
Christian Huygens นักวิทยาศาสตร์อีกคนในคราวเดียวกัน ไม่เห็นด้วยว่าแสงเป็นอนุภาค เขาหยิบยกสมมติฐานคลื่นของธรรมชาติของแสง
Huygens เชื่อว่าช่องว่างทั้งหมดระหว่างวัตถุและในวัตถุนั้นเต็มไปด้วยอีเธอร์ และการแผ่รังสีของแสงเป็นจังหวะ คลื่นแพร่กระจายในอีเธอร์นี้ อีเธอร์แต่ละส่วนซึ่งไปถึงแสงคลื่นกลายเป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นรองที่เรียกว่า การทดลองเกี่ยวกับการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสงยืนยันความเป็นไปได้ของการอธิบายคลื่นของธรรมชาติของแสง
ทฤษฎีของ Huygens ยังไม่ได้รับการยอมรับมากนักในช่วงเวลาของเขา เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มักจะถือว่าแสงเป็นอนุภาค อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้นำและกลั่นกรองมาใช้ในภายหลัง เช่น Jung และ Fresnel
พัฒนามุมมองต่อไป
คำถามว่าแสงใดอยู่ในฟิสิกส์ที่ยังคงครอบงำจิตใจของนักวิทยาศาสตร์ ในศตวรรษที่ 19 James Clerk Maxwell ได้พัฒนาทฤษฎีที่ว่าการแผ่รังสีแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ความคิดของเขาอยู่บนพื้นฐานของความจริงที่ว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศเท่ากับความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ในปี 1900 Max Planck ได้นำคำว่า "ควอนตัม" มาใช้ในวิทยาศาสตร์ ซึ่งแปลว่า "ส่วน" "จำนวนเล็กน้อย" จากข้อมูลของ Planck การแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่เป็นส่วนๆ ในควอนตา
แนวคิดเหล่านี้พัฒนาโดย Albert Einstein เขาแนะนำว่าแสงไม่ได้ถูกปล่อยออกมาเท่านั้น แต่ยังดูดซับและแพร่กระจายโดยอนุภาคด้วย เพื่อกำหนดพวกเขา เขาใช้คำว่า "โฟตอน" (คำนี้เสนอครั้งแรกโดย Gilbert Lewis)
คลื่นอนุภาคคู่
คำอธิบายสมัยใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของแสงอยู่ในแนวคิดเรื่องความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่น สาระสำคัญของปรากฏการณ์นี้คือสสารสามารถแสดงคุณสมบัติของคลื่นและอนุภาคได้ แสงเป็นตัวอย่างของเรื่องดังกล่าวการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ที่มีความคิดเห็นที่ดูเหมือนตรงกันข้ามนั้นเป็นการยืนยันถึงธรรมชาติสองประการของแสง แสงเป็นทั้งอนุภาคและคลื่นในเวลาเดียวกัน ระดับของการแสดงคุณสมบัติของแต่ละคุณสมบัติเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสภาพร่างกายเฉพาะ ในบางกรณี แสงแสดงคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ยืนยันทฤษฎีคลื่นที่มาของมัน ในบางกรณี แสงเป็นกระแสของเม็ดโลหิต (โฟตอน) สิ่งนี้ให้เหตุผลในการระบุว่าแสงเป็นอนุภาค
แสงกลายเป็นเรื่องแรกในประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์ ต่อมา คุณสมบัตินี้ถูกค้นพบในเรื่องอื่นๆ อีกหลายประการ เช่น สังเกตพฤติกรรมของคลื่นในโมเลกุลและนิวคลีออน
โดยสรุปเราสามารถพูดได้ว่าแสงเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่เหมือนใครซึ่งเป็นประวัติศาสตร์ของการพัฒนาความคิดที่มีมานานกว่าสองพันปี ตามความเข้าใจสมัยใหม่ของปรากฏการณ์นี้ แสงมีลักษณะสองธรรมชาติ แสดงคุณสมบัติของคลื่นและอนุภาค
