Η βασική διαφορά μεταξύ κυματικής και σωματιδιακής φύσης του φωτός είναι ότι η κυματική φύση του φωτός δηλώνει ότι το φως μπορεί να συμπεριφέρεται ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ενώ η σωματιδιακή φύση του φωτός δηλώνει ότι το φως αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια.
Η δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων είναι μια έννοια στην κβαντομηχανική. Δηλώνει ότι όλα τα σωματίδια και οι κβαντικές οντότητες δεν έχουν μόνο κυματική συμπεριφορά αλλά και συμπεριφορά σωματιδίων. Οι κλασικές έννοιες «κύμα» και «σωματίδια» δεν μπορούν να περιγράψουν πλήρως τη συμπεριφορά αντικειμένων κβαντικής κλίμακας. Επομένως, η θεωρία δυαδικότητας κύματος-σωματιδίου είναι πολύ σημαντική για αυτό.
Τι είναι η κυματική φύση του φωτός;
Ένα κύμα είναι μια περιοδική ταλάντωση με την οποία η ενέργεια μεταδίδεται στο διάστημα. Η κυματική φύση του φωτός δηλώνει ότι το φως είναι ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Οι άνθρωποι μπορούν να δουν αυτό το κύμα. Η πρώτη απεικόνιση της κυματικής φύσης του φωτός ήταν η χρήση των πειραμάτων περί περίθλασης και παρεμβολής.
Η παραγωγή φωτός γίνεται από μία από αυτές τις δύο μεθόδους – πυράκτωσης ή φωταύγειας. Η πυράκτωση είναι η εκπομπή φωτός από την καυτή ύλη ενώ η φωταύγεια είναι η εκπομπή φωτός κατά την πτώση των διεγερμένων ηλεκτρονίων στο επίπεδο ενέργειας του εδάφους.
Εικόνα 01: Απεικόνιση Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων
Το φως, όπως όλα τα άλλα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, μπορεί να ταξιδέψει μέσα από ένα κενό. Επίσης, είναι περιοδικό, που σημαίνει ότι επαναλαμβάνεται τακτικά τόσο στον χώρο όσο και στον χρόνο. Παρόμοια με άλλα κύματα, το φως έχει επίσης μήκος κύματος (την απόσταση μεταξύ δύο κυμάτων), συχνότητα (ο αριθμός των κυμάτων που εμφανίζονται ανά μονάδα χρόνου) και ταχύτητα (περίπου 3 x 108 m /s).
Τι είναι η σωματιδιακή φύση του φωτός;
Ένα σωματίδιο είναι ένα μέρος της ύλης. Ωστόσο, στη σωματιδιακή φύση του φωτός, ονομάζουμε σωματίδια φωτός φωτόνια. Το 1700, ο Sir Isaac Newton δήλωσε ότι το φως είναι μια δέσμη σωματιδίων επειδή όταν χρησιμοποίησε ένα πρίσμα για να χωρίσει το ηλιακό φως σε διαφορετικά χρώματα, η περιφέρεια των σκιών που δημιουργήθηκαν ήταν εξαιρετικά ευκρινής και καθαρή.
Εικόνα 02: Εννοιολογική κινούμενη εικόνα της διασποράς του φωτός καθώς ταξιδεύει μέσα από ένα πρίσμα
Ένα φωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο και ένα κβάντο φωτός. Μπορούμε να υπολογίσουμε την ενέργεια ενός φωτονίου μέσω της εξίσωσης E=hv όπου η ενέργεια είναι E, h η σταθερά του Planck και v η ταχύτητα του φωτός. Εδώ, η αύξηση της έντασης του φωτός σημαίνει ότι έχουμε αυξήσει τον αριθμό των φωτονίων που διασχίζουν μια περιοχή ανά μονάδα χρόνου. Επιπλέον, ένα φωτόνιο δεν έχει μάζα, αλλά είναι ένα σταθερό σωματίδιο. Ένα φωτόνιο μπορεί να μεταφέρει την ενέργειά του σε ένα άλλο σωματίδιο κατά τη διάρκεια μιας αλληλεπίδρασης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ κυματικής και σωματιδιακής φύσης του φωτός;
Η δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου είναι μια θεωρία που περιγράφει ότι το φως έχει και κυματική και σωματιδιακή φύση. Η βασική διαφορά μεταξύ της κυματικής και της σωματιδιακής φύσης του φωτός είναι ότι η κυματική φύση του φωτός εξηγεί ότι το φως μπορεί να συμπεριφέρεται ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ενώ η σωματιδιακή φύση του φωτός εξηγεί ότι το φως αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια.
Επιπλέον, σύμφωνα με τους επιστήμονες Francesco Maria Grimaldi και Sir Isaac Newton, οι οποίοι σημείωσαν πρώτοι αυτές τις δύο φύσεις του φωτός, ο Francesco Maria Grimaldi παρατήρησε τη διάθλαση του φωτός και δήλωσε ότι το φως έχει συμπεριφορά κυμάτων, ενώ ο Sir Isaac Newton διαπίστωσε ότι όταν ένα πρίσμα χωρίζει το φως του ήλιου σε διαφορετικά χρώματα, η περιφέρεια των σκιών που δημιουργήθηκαν ήταν εξαιρετικά αιχμηρή και καθαρή, γεγονός που τον οδήγησε να δηλώσει τη σωματιδιακή φύση του φωτός.
Σύνοψη – Κύμα εναντίον Φύσης Σωματιδίων του Φωτός
Η θεωρία δυαδικότητας κυμάτων-σωματιδίων είναι μια σύγχρονη θεωρία που δηλώνει ότι το φως έχει συμπεριφορές τόσο κυμάτων όσο και σωματιδίων. Η βασική διαφορά μεταξύ κυματικής και σωματιδιακής φύσης του φωτός είναι ότι η κυματική φύση του φωτός περιγράφει ότι το φως μπορεί να συμπεριφέρεται ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ενώ η σωματιδιακή φύση του φωτός περιγράφει ότι το φως αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια.
