Inimkond on läbi ajaloo mõelnud sellise nähtuse nagu valgus olemusele. Iidsetest aegadest tänapäevani on ideed selle kohta muutunud ja paranenud. Kõige populaarsemad hüpoteesid olid, et valgus on osake või laine. Kaasaegse teaduse haru, mis uurib valguse olemust ja käitumist, nimetatakse optikaks.
Valguse ideede kujunemise ajalugu
Vana-Kreeka filosoofide, näiteks Aristotelese ideede kohaselt on valgus inimsilmast lähtuvad kiired. Läbi eetri, läbipaistva aine, mis täidab ruumi, levivad need kiired, võimaldades inimesel objekte näha.
Teine filosoof Platon väitis, et päike on Maa valguse allikas.
Filosoof ja matemaatik Pythagoras uskus, et väikesed osakesed lendavad objektidest välja. Inimsilma sattudes annavad nad meile aimu nende objektide välimusest.
Vaatamata näilisele naiivsusele panid need hüpoteesid aluse mõtte edasisele arengule.
Nii, 17. sajandil saksa teadlane Johannes Keplerväljendas Platoni ja Pythagorase ideedele lähedast teooriat. Tema arvates on valgus osake, täpsem alt mingist allikast leviv osakeste voog.
Newtoni korpuskulaarne hüpotees
Teadlane Isaac Newton esitas teooria, mis ühendas teatud määral vastuolulisi ideid selle nähtuse kohta.
Newtoni hüpoteesi järgi on valgus osake, mille liikumiskiirus on väga suur. Korpusklid levivad homogeenses keskkonnas, liikudes valgusallikast ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Kui nende osakeste vool siseneb silma, jälgib inimene selle allikat.
Teadlase sõnul olid kehakesed erineva suurusega, jättes mulje erinevat värvi. Näiteks aitavad suured osakesed kaasa sellele, et inimene näeb punast. Ta väitis, et valgusvoo peegeldumine tahkelt barjäärilt osakeste tagasilöömisel ilmneb.
Teadlane selgitas valget värvi spektri kõigi värvide kombinatsiooniga. See järeldus on tema dispersiooniteooria aluseks – nähtus, mille ta avastas aastal 1666.
Newtoni hüpoteesid leidsid tema kaasaegsete seas suurt heakskiitu, selgitades paljusid optilisi nähtusi.
Huygensi laineteooria
Sama aja teine teadlane Christian Huygens ei nõustunud, et valgus on osake. Ta esitas valguse olemuse lainehüpoteesi.
Huygens uskus, et kogu ruum objektide vahel ja objektides endis on täidetud eetriga ning valguskiirgus on impulsid, selles eetris levivad lained. Iga eetri sektsioon, mis jõuab valgusenilainest saab niinimetatud sekundaarlainete allikas. Valguse interferentsi ja difraktsiooni katsed kinnitasid valguse olemuse lainelise selgituse võimalust.
Huygensi teooria ei pälvinud omal ajal kuigi palju tunnustust, kuna enamik teadlasi kippus valgust osakeseks pidama. Siiski võtsid selle hiljem kasutusele ja täiustasid paljud teadlased, nagu Jung ja Fresnel.
Vaadete edasiarendus
Küsimus selle kohta, mis on valgus füüsikas, vaevas jätkuv alt teadlasi. 19. sajandil töötas James Clerk Maxwell välja teooria, et valguskiirgus on kõrgsageduslikud elektromagnetlained. Tema ideed põhinesid asjaolul, et valguse kiirus vaakumis on võrdne elektromagnetlainete kiirusega.
Aastal 1900 tutvustas Max Planck teaduses mõistet "kvant", mis tõlkes tähendab "portsjonit", "väikest kogust". Plancki järgi ei toimu elektromagnetlainete kiirgus pidev alt, vaid osadena, kvantidena.
Need ideed töötas välja Albert Einstein. Ta väitis, et valgust mitte ainult ei kiirgata, vaid ka osakesed neelduvad ja levivad. Nende tähistamiseks kasutas ta sõna "footonid" (selle termini pakkus esmakordselt välja Gilbert Lewis).
Osakeste-laine duaalsus
Valguse olemuse kaasaegne seletus seisneb laine-osakeste duaalsuse kontseptsioonis. Selle nähtuse olemus seisneb selles, et ainel võivad olla nii lainete kui ka osakeste omadused. Valgus on sellise aine näide. Näiliselt vastandlikele arvamustele jõudnud teadlaste uuringud kinnitavad valguse kahetist olemust. Valgus on samaaegselt nii osake kui laine. Kõigi nende omaduste avaldumisaste sõltub konkreetsetest füüsikalistest tingimustest. Teatud juhtudel on valgusel elektromagnetlaine omadused, mis kinnitavad selle päritolu laineteooriat, teistel juhtudel on valgus kehakeste (footonite) voog. See annab aluse väita, et valgus on osake.
Valgusest sai esimene aine füüsika ajaloos, mis tunnistas korpuskulaarlaine dualismi olemasolu. Hiljem avastati see omadus paljudes muudes küsimustes, näiteks täheldatakse lainete käitumist molekulides ja nukleonites.
Kokkuvõttes võib öelda, et valgus on ainulaadne nähtus, mille ideede kujunemise ajalugu on olnud rohkem kui kaks tuhat aastat. Selle nähtuse tänapäevaste arusaamade kohaselt on valgusel kahetine olemus, mis näitab nii lainete kui ka osakeste omadusi.
