Luce, teorie ondulatoria e particellare

La luce è definita da due diverse teorie:
- Teoria elettromagnetica.
- Teoria corpuscolare.

Teoria elettromagnetica

La luce è solo energia, radiazione che viaggia con moto costante e in linea retta nello spazio; le radiazioni si propagano come onde.
Secondo questa teoria ogni radiazione è caratterizzata da: • lunghezza d'onda λ: distanza tra due creste oppure distanza tra due ventri. Le radiazioni visibili hanno lunghezza d'onda compresa tra 400 e 700 nanometri (1nm=1/1.000.000.000 m). Se la lunghezza è di 700 nanometri la radiazione è rossa. Se la lunghezza è di 400 nanometri la radiazione è viola. La lunghezza è minore di 400 o maggiore di 700 l'occhio non percepisce radiazioni
- frequenza ν: La frequenza d'onda è il numero di cicli in un secondo e si misura in hertz e varia a seconda del tipo di onda. Le onde con minore frequenza hanno più energia quelle con maggiore frequenza hanno meno energia. • velocità c uguale per tutte le onde luminose: 300.000.000 m/s
- Teoria corpuscolare
Inizialmente si pensava che una sorgente luminosa qualunque dovesse emettere tutte le radiazioni, anche quelle oltre lo spettro, dai raggi gamma alle onde radio. Ma inseguito venne scoperto che una sorgente
poteva emettere solo alcune radiazioni (una o poche) dando le basi della teoria corpuscolare.
Il primo esperimento su quello delle lampade a gas rarefatto ovvero gas con poche particelle e molto distanti fra loro; fu scelto il gas rarefatto per evitare che le radiazioni si mischiassero. La prima lampada fu quella a idrogeno: la lampada a idrogeno emette una luce che, attraversato il prisma, è solo rossa, verde e blu, radiazioni che non hanno grande energia. Ciò porta a pensare che l'energia luminosa è fatta da "pacchetti" è una radiazione mette solo certi pacchetti fatti da fotoni. Ogni pacchetto ha una costante chiamata h che moltiplicata alla frequenza fornisce la quantità di energia :E=h(costante di Plank)·ν
Ciò vuol dire che l'energia non è continua. Il secondo esperimento è quello del corpo nero: un corpo di metallo annerito col fumo, cavo, nero all’interno, con un foro.
Grazie a questi esperimenti si arrivò alla conclusione che la luce è fatta da particelle di energia, i FOTONI.
Einstein dimostrò la luce è davvero fatta di particelle grazie all'effetto fotoelettrico. Se si colpisce qualcosa con la luce questo acquista carica positiva e perde elettroni; dunque la luce ha davvero costituzione particellare poiché sposta particelle. Se l'energia luminosa è poca non accade niente, ma se la lunghezza d'onda è piccola, e quindi i fotoni hanno molta energia, avviene l'effetto fotoelettrico.

Dualismo della luce

Poiché sono valide sia la teoria corpuscolare sia la teoria elettromagnetica, è stato provato che la luce ha un comportamento dualistico ondulatorio/particellare