Isaac Newton természettudós 1666-ban kezdett el a napfénnyel kísérletezni, és ő is úgy gondolta, hogy a fény csak gyorsan mozgó részecskékből, úgynevezett korpuszkulákból tevődik össze. A Napból eredő fényt megkísérelte átengedni egy háromszög alakú prizmán. A ráeső fény kétszer is megtört, és a különböző szögekben megtört fénysugár hét színre oszlott. A kísérlet bebizonyította, hogy a fény többszínű sugarakból tevődik össze, melyeket ma elektromágneses sugárzásnak nevezünk. A szivárvány is valójában akkor keletkezik, amikor a Nap fénye megtörik az esőcseppeken, és szóródik.

képek forrása: unsplash.com

Isaac Newton kísérleteit William Herschel folytatta a XVIII. században, aki arra akart választ kapni, hogy van-e kapcsolat a különböző fénytörésekből eredő színsugarak és a hőmérséklet között. Minden színsugárhoz egyedi hőmérőt illesztett, illetve kontrollmérésként elhelyezett egy szobahőmérsékletet mérő külön hőmérőt is. Meglepetésszerűen a szobahőmérsékletet mérő hőmérő mutatta a legmagasabb hőfokot, ami arra utalt, hogy az emberi szemmel látható sugárzáson kívül létezik olyan sugárzás is, amely több hőenergiát generál, mint a látható fény. Herschel az infravörös sugárzásra bukkant rá. Az, amit ma látható fénynek nevezünk, nem más, mint az elektromágneses spektrum ama keskeny kis része, amely emberi szemmel látható.

Fizikai értelmezésben az elektromágneses sugárzás az elektromos és a mágneses tér egymásra merőlegesen történő oszcillálása. Energiaszállító részecskéi, beleértve a fényt is, a fotonok, melyek vákuumban 300 000 km/s fénysebességgel mozognak. Minden elektromágneses hullám hordoz magával egy bizonyos mennyiségű energiát, mely függ a hullámhossztól és a rezgésszámtól, vagyis a frekvenciától. Minél rövidebb a hullám hullámhossza, annál nagyobb az energiája. A legrövidebb hullámhosszú, legerősebb elektromágneses sugárzás a gamma-sugárzás, utána jön a röntgensugárzás, majd az ultraibolya (UV) és csak azután az a sugárzás, amelyet úgy nevezünk, hogy látható fény. Ez utóbbinál van gyengébb sugárzás is, az infravörös, majd a mikrohullámú és az akár több kilométeres hullámhosszúságú rádiósugárzás.

Az emberek a legtöbb sugárzást valamilyen formában fel tudják használni. A gamma-sugárzást főleg sterilizálásra alkalmazza az élelmiszeripar, illetve daganatok eltávolítására az egészségügy. A röntgensugárzás diagnosztizálást megkönnyítő felvételek készítésére alkalmas. Az infravörös sugárzás felhasználása széles körű. Az emberek fűtésre, szaunákban, fényképek készítéséhez stb. alkalmazzák. A mikrohullámú hullámokat főleg az étel felmelegítésére használják, míg a rádióhullámokat radarok, tv- és rádióadók, a GPS rendszer és más távközlési eszközök hasznosítják.

Fontos megemlíteni, hogy fizikai szempontból minden elektromágneses hullám egyformának tekinthető, csak a rezgésszámuk változó. Az elektromágneses hullámok közül a fény az, ami a legkönnyebben előállítható. A magas hőmérsékleten izzó és a hidegen sugárzó testek bocsátják ki. Ezekben az anyagokban az atomok olyan állapotváltozáson mennek át, amelynek eredményeként elektromágneses hullám jön létre. Az ilyen, önállóan fényt kibocsátó testeket elsődleges fényforrásnak szoktuk nevezni, míg a másodlagos fényforrások azok a testek, amelyek a rájuk eső fény egy részét visszaverik.  A fény tulajdonsága, hogy egyaránt viselkedhet részecskeként és hullámként. Ez abban mutatkozik meg, hogy a fémekből elektronokat tud kilökni, ami részecsketulajdonság, illetve úgy tud elhajlani, interferálódni és visszaverődni, mint a hullámok.

Az emberi szem sajátossága, hogy a különböző hullámhosszú fényt más-más színűnek érzékeli. A fény egy anyagban terjedve és egy határfelülethez érve részben behatol, részben pedig visszaverődik. A visszavert fény hullámhossza határozza meg, hogy milyen színűnek lát az ember egy tárgyat. Azokat az anyagokat, amelyek a fénysugarak nagyobb részét határfelületükről visszaverik, tükröknek nevezzük. Azokat pedig, amelyek a fénysugarakat többé-kevésbe áteresztik, átlátszó anyagoknak hívjuk. Az anyagok meghatározott hullámhosszon történő fényvisszaverő és fényelnyelő képessége az albedó, melynek értéke 0-tól 1-ig terjedhet. A legmagasabb albedóval bíró anyagok visszaverik az összes fényt, míg a legalacsonyabb albedójúak teljesen elnyelik. A fény hullámszerű viselkedését használja fel az optika is, hiszen a fényképezőgépekben és más optikai műszerekben használatos lencsék a fénysugarak megtörésével alkotnak képet.

A fénynek sajnos negatív hatásai is vannak. A nagyvárosokból eredő óriási mértékű fényszennyezés jelentősen felborította az ökoszisztémák egyensúlyát, és egyre rosszabb hatással van az ember szervezetére is.