Φώς, μια εικόνα δύο φύσεις

Τι είναι φως; Μια ερώτηση που για να βρει απάντηση χρειάστηκαν χρόνια επιστημονικών παρατηρήσεων και συνεχών αντιπαραθέσεων μεταξύ των επιστημόνων που το μελέτησαν. Στην αρχαία Ελλάδα έγινε μια από τις πρώτες προσπάθειες να δοθεί απάντηση στο ερώτημα αυτό, μιλώντας για αυτό που εμείς σήμερα ονομάζουμε σωματιδιακή μορφή του φωτός. Συναφή θεωρίες υποστήριξαν αργότερα επιστήμονες όπως ο Νεύτωνας (Newton) , ο Πλανκ (Planck) αλλά και ο Αϊνστάιν (Einstein). Αντίθετος σε αυτές τις θεωρίες ήταν ο Μάξγουελ (Maxwell), ο οποίος υποστήριξε με τη θεωρία του, ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Μάξγουελ, πως το φως είναι κύμα. Την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Μάξγουελ απέδειξε πειραματικά μερικά χρόνια αργότερα ο Χερτς (Hertz). Έτσι γεννήθηκε ένα ερώτημα: Τελικά το φως είναι σωματίδιο ή κύμα; Σήμερα, λοιπόν, ξέρουμε πως το φως συμπεριφέρεται άλλοτε ως σωματίδιο και άλλοτε ως κύμα ανάλογα με το φαινόμενο στο οποίο το μελετάμε. 

Κυματική φύση του φωτός

Ένα παράδειγμα στο οποίο φαίνεται η κυματική φύση του φωτός είναι τα ραντάρ που χρησιμοποιεί η αστυνομία για την ανίχνευση της ταχύτητας των αυτοκινήτων. Το ραντάρ, ακίνητο ως προς το δρόμο, εκπέμπει ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα το οποίο ανακλάται πάνω στο διερχόμενο όχημα. Το κύμα επιστρέφει στο ραντάρ με συχνότητα ελαφρά διαφορετική μια και το όχημα κινείται σε σχέση με το ραντάρ. Από τη διαφορά της συχνότητας ανάμεσα στο κύμα που εκπέμπεται και αυτό που επιστρέφει η συσκευή υπολογίζει την ταχύτητα του οχήματος.

Σωματιδιακή φύση του φωτός

Η σωματιδιακή φύση του φωτός γίνεται φανερή όταν αυτό ¨πέφτει¨ σε μια μεταλλική επιφάνεια. Τότε τα φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, διεγείρουν τα ηλεκτρόνια του μετάλλου τα οποία εκπέμπονται στο περιβάλλον. Με αυτό τον τρόπο δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα που μπορούμε να το αξιοποιήσουμε για διάφορες εφαρμογές. Για παράδειγμα στο φωτοκύτταρο, που χρησιμοποιείται για να ανοιγοκλείνει αυτόματα μια πόρτα, η διακοπή της φωτεινής δέσμης που το ενεργοποιεί προκαλεί διακοπή του ηλεκτρικού ρεύματος και έτσι η πόρτα ανοίγει ή κλείνει αναλόγως. 

Όμως αν και η διπλή φύση του φωτός έχει αποδειχθεί, κανένας επιστήμονας δεν είχε καταφέρει να δει και τις δύο μορφές του ταυτόχρονα. Όλα αυτά μέχρι σήμερα, που για πρώτη φορά στην ιστορία της φυσικής μία ομάδα ερευνητών του Πολυτεχνείου της Λωζάνης (EPFL) κατάφερε να απεικονίσει τη διττή φύση του φωτός σε μία εικόνα. Η απεικόνιση αυτή έγινε πραγματικότητα με τη χρήση μιας επαναστατικής τεχνικής που ανέπτυξε η ερευνητική ομάδα για τι σκοπό αυτό.

Η φωτογραφία της διπλής φύσης του φωτός

Περισσότερα για την τεχνική που ανέπτυξε η ομάδα των ερευνητών μπορείτε να δείτε στο παρακάτω βίντεο:

 

Κείμενο - Επεξεργασία Βίντεο : Κουρνιώτη Ιωάννα Β3

Μετάφραση Βίντεο : Σπανού Κατερίνα Β6