Teorii cu privire la originea luminii

[b12mihai]

As vrea sa rezum aici evolutia teoriilor cu privire la originea luminii. La fiecare as vrea sa ma ajutati (daca se poate) sa enunt corect ce spune fiecare, cine a fost la baza acesteia si in ce an a fost emisa (si daca se poate si niste linkuri care contin documentare suplimentara, pentru ca nu stiu ce sa caut si unde sa ma uit ca sa fie mai clar explicat - probabil ca o sa fie in engleza)

Teoria corpusculara (din cate am inteles ii apartine lui Newton) - lumina este un flux de particule (oi fi zis bine?) - sincer sa fiu, nu prea am inteles de unde a pornit aceasta idee si care este formularea ei corecta.

Teoria ondulatorie - lumina este o unda electromagnetica. Aceasta a pornit de la demonstratia lui Young() cu al sau dispozitiv prin care a demonstrat interferenta si difractia luminii (iar interferenta si difractia fiind fenomene specifice undelor a rezultat ca si lumina e o unda electromagnetica). Aceasta teorie ondulatorie, daca am inteles eu bine, a negat in totalitate proprietatile de corpuscul ale luminii. Iata pe scientia ce am gasit mai interesant: http://scientia.ro/fizica/50-mecanica-cuantica/253-thomas-young-lumina-ca-unda-.html .

Teoria fotonica - lumina (si celelalte radiatii electromagnetice) e emisa si absorbita in mod discontinuu, sub forma unor mici cantitati de energie (cuante), direct proportionale cu frecventa. Asta este ce a zis Planck. Inspirat de ideile lui Planck, Einstein a spus ca lumina se manifesta sub forma unor cuante de energie, denumite fotoni. Uitati si un link interesant tot pe scientia, in care mi-a placut cum e explicata ultima parte a ceea ce am spus: http://scientia.ro/stiinta-la-minut/54-scintilatii-stiintifice-fizica/266-pentru-ce-a-catigat-einstein-premiul-nobel.html . Astfel...se poate spune, in acest moment, despre lumina ca are un caracter dual: si de corpuscul si de unda, nu?

Insa marea mea nelamurire aici este...pana la urma fotonul ce e? Cum se defineste corect? Ca fiind o cuanta de energie?

Mai devreme sau mai tarziu voi transforma si intr-un articol acestea, insa vreau sa ma lamuresc in totalitate daca e corect ce e in capul meu acum si sa mai aprofundez subiectul.

[Adi]

Foarte buna initiativa. S-a mai discutat aici pe forum despre lumina. Ideea este ca in realitate, conform celor mai recente si evoluate teorii, adica mecanica cuantica, lumina nu este nici unda, nici corpuscul, ci ... cuanta. Lumina este foton. Punct.

Acum, in majoritatea situatiilor din viata de zi cu zi, se pot folosi teorii aproximative, care zic ca lumina se comporta ca si cum ar fi o unda in unele cazuri (teoria ondulatorie) sau ca si cum ar fi facuta din particule in altele cazuri (teoria corpusculara). Acum aceste doua teorii sunt privite ca teorii aproximative ale teoriei corecte ca lumina este formata din cuante, tot asa cum se zice ca teoria lui Newton este doar o aproximatie a teoriei corecte a teoriei relativitatii, dar care este suficient de buna pentru viata de zi cu zi.

Ca sa intelegi mai bine lupta intre teoria ondulatorie si cea corpusculara, trebuie sa o iei pe ani. Care a fost prima, care a doua. Ce explica prima, ce explica a doua. Si cum explica teoria corpusculara reflexia si refractia, cum explica teoria ondulatorie acelasi lucru. Apoi in sfarsit a venit un fapt experimental nou care nu putea fi explicat de teoria corpusculara, dar putea fi explicat de teoria ondulatorie, anume interferenta (experimentul lui Young). Vezi cand a fost asta. Apoi vezi difractia (care e un caz particular de intereferanta) care tot asa doar de teoria ondulatorie era explciata. Si apoi a venit socantul efect fotoelectric care putea fi explicat doar daca lumina e formata de fapt din corpusculi. Socant, nu? Cand a fost asta?

Teoria cuantica zice ca lumina este emisa sub forma de cuante (emisia luminii), ca este absorbita sub forma de cuante (efectul fotoelectric), dar mai ales ca se si transmite sub forma de cuante (efectul Compton). Asta a fost meritul Efectului Compton. A aratat ca lumina e cuanta peste tot, chiar si cand e singura in univers si se propaga. Asta a fost practic cel care a clarificat odata si pentru totdeauna ca lumina e o cuanta. Iarasi vezi cand a fost asta.

In concluzie, vezi fenomenele, vezi-le pe ani si vei intelege legatura cauza efect intre ele. Spor!

[b12mihai]

Acum, in majoritatea situatiilor din viata de zi cu zi, se pot folosi teorii aproximative, care zic ca lumina se comporta ca si cum ar fi o unda in unele cazuri (teoria ondulatorie) sau ca si cum ar fi facuta din particule in altele cazuri (teoria corpusculara). Acum aceste doua teorii sunt privite ca teorii aproximative ale teoriei corecte ca lumina este formata din cuante, tot asa cum se zice ca teoria lui Newton este doar o aproximatie a teoriei corecte a teoriei relativitatii, dar care este suficient de buna pentru viata de zi cu zi.

Deci, prin analogie cu mecanica clasica caz particular al mecanicii relativiste (transformarile Galilei caz particulare ale transformarilor Lorenz), sa inteleg ca atat teoria corpusculara, cat si teoria ondulatorie sunt (un fel de) "cazuri particulare" ale teoriei fotonice (anume lumina e formata din fotoni).

Lumina este foton. Punct.

Deci lumina = foton = cuanta de energie si [tex] \epsilon = h \nu [/tex] . Asadar, fotonul este "particula" elementara a luminii?

In concluzie, vezi fenomenele, vezi-le pe ani

Cunosti, din intamplare, un material bun online? Bine fenomenele se gasesc si in manual, nu e asta problema (am in manualul de la scoala un tabel interesant cu istoricul, dar e foarte foarte sumar si omite destule chestiuni). Multam de sugestie, acum macar voi studia "eficient"  . Mai greu cu categorisirea pe ani. Offtopic constructiv: Ne-a povestit proful de fizica la o ora ca el si un grup de colegi din ultimul an la fizica au putut spune ca au inteles cu adevarat fizica abia dupa un amplu curs de istoria fizicii si ca au avut impresia ca pana atunci au invatat cam degeaba  . Bine, ideea era ca au fost pusi in situatii de a explica, de exemplu, cum e cu curentul electric, desi nu stiau ce e ala electron (sa se puna un pic in pielea personajelor).

Asadar, ma duc un pic la studiu si o sa incerc si o istorie a evolutiei lucrurilor. Raman dator pentru orice alta clarificare  . 

[mircea_p]

Daca vrei sa intelegi ideile din spatele teoriei corpusculare a lui Newton, o carte buna si usor de citit este o biografie scrisa de S. Vavilov. E tradusa in romaneste, poate sa mai gaseste pe la biblioteci.
O buna parte din carte se ocupa de optica pe vremea lui Newton si de cartea lui Newton "Optika".
Eu am citit-o cand eram prin scoala generala si cred ca asa am flat ca Newton s-a ocupat si de optica, nu numai de mecanica.

In privinta istoriei fizicii si a ideilor despre lumina, sant foarte multe carti bune de popularizare in romaneste, din perioada epocii de aur, inclusiv traduceri. Nu mai se gasesc in biblioteci? Ar fi pacat.

[HarapAlb]

S-a discuat destul de mult despre lumina si camp electromagnetic pe forum, vezi Întrebari despre legaturi între masă şi energie, si cateva tangente in Viteze superluminice.

Aici gasesti o diagrama cu modelele folosite in descrierea fenomnelor optice:
http://www.scientia.ro/forum/index.php?topic=600.msg7147#msg7147

[Adi]

Da, Ghotik, ai inteles perfect.

Eu sunt pasionat de istoria fizicii si deocamdata am multi ani din astia in minte. Poate intr-o zi voi scrie o brosura/carte despre diferite capitole de fizica vazute istoric, dar deocamdata trebuie a ma concentrez pe doctorat. Dar ce ti-am sugerat eu cuprinde doar o mana de fenomene. Cand a fost descoperit fiecare gasesti usor pe Wikipedia cautand la acel fenomen. Deci e un exercitiu ce il poti face singur. Desigur, pana la urma, cand vei citi si carti de popularizare, vei intelege si mai bine. Spor!

[Skolon]

Asa cum zicea şi mircea_p, există multe cărţi bune de popularizare a fizicii. Eu am avut norocul să dau peste una foarte bună, scrisă de Horia Negrescu acum peste 20 de ani şi apărută la editura Albatros "De la relativitatea clasica la teoria relativitatii".
Pe librarie.net am văzut că apare în stoc, însă mi se pare puţin cam scumpă. Poate o găseşti în altă parte mai ieftin.

Cartea este scrisă exact aşa cum spunea Adi, cronologic, arătând care experimente au apărat la un moment dat una dintre presupuneri (undă sau corpuscul?) şi ce impact au avut ele asupra teoriilor fizicii în ansamblu. Stilul este extrem de accesibil şi de clar iar nivelul detalierii matematice este mic, nefiind acesta scopul lucrării. Pe mine m-a influenţat puternic în (prima) tinereţe.

După ea am rămas cu o interesantă idee: progresul ştiinţific din ultimii 150 de ani i se datorează în principal "studiului luminii" (mă refer şi la sensul figurat al expresiei) iar acest proces este în plină desfăşurare.

[b12mihai]

In privinta istoriei fizicii si a ideilor despre lumina, sant foarte multe carti bune de popularizare in romaneste, din perioada epocii de aur, inclusiv traduceri. Nu mai se gasesc in biblioteci? Ar fi pacat.

Daca nu le detin parintii mei (avem acasa o adevarata biblioteca de carti din epoca de aur  ) imi este foarte greu sa le gasesc. Anticariatele din Bucuresti nu mai exista (sau exista numai datorita celor care inca vin sa mai vanda carti duble pe care le au sau de care nu mai au nevoie), iar de biblioteca scolara nu vreau sa imi amintesc  . E trist, dar asta e...

Aici gasesti o diagrama cu modelele folosite in descrierea fenomnelor optice:
http://www.scientia.ro/forum/index.php?topic=600.msg7147#msg7147

Interesanta si elocventa diagrama, multumesc .

[Adi]

Exista biblioteci. Daca nici Bucurestiul nu are biblioteca atunci nu stiu cine are. Uite, foton01 doar ce a gasit Fizica Distrastiva la o biblioteca la Pitesti ...

[mircea_p]

Tocmai voiam sa intreb si eu de biblioteci.
Bibliotecile publice din Bucuresti mai exista?
Era cate una in fiecare cartier si una centrala (Sadoveanu), prin centru.
Plus cele scolare.

[b12mihai]

Inainte, la Universitate, erau multe anticariate in statia de metrou. Acum nu mai sunt, pentru ca au modernizat statia de metrou. Anticarii s-au mutat in strada. Biblioteci mai sunt in Bucuresti, dar cartile vechi (in majoritatea cazurilor) se gaseau la anticari, pe care ii gasesti mai greu astazi.

[Adi]

Nu Gothik, cartile vechi se gasesc la biblioteci. Ca doar asta e rolul biliotecilor. Si nu au arucant cartile ce le aveau.