Зміст
Питання про те, як світло рухається через космос, є однією з багаторічних таємниць фізики. У сучасних поясненнях, це хвильове явище, якому не потрібне середовище, через яке можна поширюватися. Згідно з квантовою теорією, вона також поводиться як сукупність частинок за певних обставин. Для більшості макроскопічних цілей її поведінку можна описати, розглядаючи її як хвилю та застосовуючи принципи механіки хвилі для опису її руху.
Електромагнітні вібрації
У середині 1800-х років шотландський фізик Джеймс Клерк Максвелл встановив, що світло є формою електромагнітної енергії, яка рухається хвилями. Питання про те, як це вдається зробити за відсутності середовища, пояснюється природою електромагнітних коливань. Коли заряджена частинка вібрує, вона виробляє електричну вібрацію, яка автоматично викликає магнітну - фізики часто візуалізують ці коливання, що виникають у перпендикулярних площинах. Парні коливання поширюються назовні від джерела; ніякого середовища, крім електромагнітного поля, яке пронизує Всесвіт, не потрібно проводити їх.
Промінь світла
Коли електромагнітне джерело генерує світло, світло просувається назовні у вигляді серії концентричних сфер, розташованих відповідно до вібрації джерела. Світло завжди бере найкоротший шлях між джерелом та пунктом призначення. Лінія, проведена від джерела до місця призначення, перпендикулярна фронтам хвиль, називається променем. Далеко від джерела сферичні хвильові фронти вироджуються в ряд паралельних ліній, що рухаються в напрямку променя. Їх інтервал визначає довжину хвилі світла, а кількість таких ліній, які проходять задану точку в заданій одиниці часу, визначає частоту.
Швидкість світла
Частота, з якою джерело світла вібрує, визначає частоту - і довжину хвилі - одержуваного випромінювання. Це безпосередньо впливає на енергію хвильового пакету - або вибуху хвиль, що рухаються як одиниця - відповідно до відносин, встановлених фізиком Максом Планком на початку 1900-х років. Якщо світло видно, частота вібрації визначає колір. Однак на швидкість світла не впливає вібраційна частота. У вакуумі це завжди 299 792 кілометри в секунду (186, 282 милі в секунду), значення, позначене літерою "с". Згідно теорії відносності Ейнштейна, у Всесвіті нічого не подорожує швидше.
Заломлення та веселки
Світло рухається повільніше в середовищі, ніж у вакуумі, а швидкість пропорційна густині середовища. Ця зміна швидкості змушує світло зігнутися на інтерфейсі двох носіїв - явище, яке називається заломленням. Кут, під яким він згинається, залежить від щільності двох середовищ і довжини хвилі падаючого світла. Коли світло, що падає на прозоре середовище, складається з фронтів хвиль різної довжини хвилі, кожен фронт хвилі вигинається під іншим кутом, і в результаті виходить веселка.