Дали светлината е материја?

Дали светлината е материја е класичен физички прашање, а одговорот зависи од тоа како го дефинираме „материја“. Во физиката, „материја“ обично се однесува на суштина која зафаќа одредено пространство и има маса. Меѓето, светлината, како електромагнетна волна, има некои уникатни својства што ја прават различна од материјата во традиционалната смисла. Еве детално разговарање за природата на светлината:

Волнопarticлен дуализам на светлината

• Флуктуација: Светлината покажува флуктуација и е способна на интерференција и дифракција. Овие појави можат да се објаснат со теоријата на волни.

• Максвеловата електромагнетна теорија предвидела постојбата на електромагнетни волни, а светлината била сметана за електромагнетна волна.

• Партикуларно својство: Во експериментот со фотоелектричен ефект, Ајнштајн предложил концептот на светлински квант (фотон), објаснувајќи квантизацијата на енергијата на светлината. Фотоните покажуваат својства на частици, како дискретна енергија и импулс.

Својства на фотоните

• Нулта маса во покой: Фотоните се частици кои немаат маса во покой, но имаат импулс и енергија. Енергијата на фотонот е пропорционална со неговата фреквенција (E=hν, каде h е Константата на Планк, а ν е фреквенцијата).

• Брзина: Брзината на фотоните во вакум е брзината на светлината c, околу 299,792,458 метри во секунда.

Интеракција на светлината и материјата

Апсорбирање и емисија: Материјата може да апсорбира фотони и повторно да ги испушта, и овие процеси вклучуваат трансфер на енергија.

Интеракцијата помеѓу фотоните и материјата следи законите на квантната механика.

Простирба на светлината:  Кога светлината се ширее во медиум, нејзината брзина ќе биде забавена, и може да се случат појави како рефракција, рефлексија и други.

Светлина како електромагнетна радијација

• Електромагнетна волна: Светлината е електромагнетна волна состојана од осцилувачки електрични и магнетни полиња перпендикуларни една на друга во насока на простирба.

• Волнова должина и фреквенција: Волновата должина и фреквенцијата на светлината определуваат нејзината боја и енергија. Видливата светлина е само мал дел од електромагнетниот спектар.

Разликата помеѓу светлината и материјата

• Зафаќање на простор: Материјата во традиционалната смисла зафаќа одредено пространство и има маса. Иако фотоните имаат енергија и импулс, тие немаат маса во покой и не зафаќаат фикснира волумен.

• Маса: Материјата има маса, додека фотоните немаат маса во покой. Меѓето, енергијата на фотоните може да се претвори во маса на материјата (како што е генерирањето на пари честици).

Заклучок

Светлината не е ни материја во традиционалната смисла, ни чиста енергија. Таа има волнопarticлен дуализам и е специјална електромагнетна појава. Иако фотоните се квантизирано единици на енергија, тие се различни од она што обично ги нарекуваме материјални честици (како електрони, протони, итн.). Затоа, од физичка гледна точка, светлината не е материја во традиционалната смисла, но е реална суштина со енергија, импулс и можност за интеракција со друга материја.

Во современата физика, светлината се опишува како дел од квантното поле на фотони, која во некои случаи се однесува како частица, а во други како волна. Овој дуализам отсликува основните принципи на квантната механика.