lys partikler og bølger

Antages en partikelmodel for lyset, finder man, at denne model ikke er i stand til at forklare alle sider af lysets opførsel.

Man står derfor
over for et valg: 
                               Man kan måske opstille en bedre partikelmodel, der fører til tilfredsstillende resultater
                               på de områder, hvor den gamle partikelmodel svigtede

                              Man kan se sig om efter en ny model, som bygger på helt andre begreber.

.

Det mest grundlæggende træk, som enhver model for lyset må kunne gøre rede for, er den omstændighed, at lyset kan forplante sig gennem rummet.
.
Man må spørge: "Findes der andet end en partikel (eller en strøm af partikler), der kan bevæge sig fra et sted til et andet?" 

Svaret er: "Ja"

.

Her kommer bølgemodellen ind i billedet.

Du har et elektrisk felt. Hvis dette elektriske felt ændrer sig som funktion af tid, så får du en elektrisk bølge. En konsekvens af dette ændrende elektriske felt, kommer der også en magnetisk bølge, som endvidere står ortogonalt på den elektriske bølge!

Og endnu mere interessant er, at både den magnetiske bølge og den elektriske bølge er ortgonale på bølgens udbredningsretning, altså den elektromagnetiske bølge!

Her kommer noget matematik som burde fremme din forståelse. En plan elektrisk bølge vil kunne skrives på formen.

Fordi det er en plan bølge, gælder denne plane bølge sammenhæng mellem magnetisk og elektrisk bølge.

For de interesserede, lad os tage den reelle del af den elektriske bølge: Til det skal vi bruge Euler's identitet

Holder vi z konstant og varierer t, kan vi finde polarisationen af den elektromagnetiske bølge. Da

højst kan blive 1 og lavest kan blive -1, samt at den oscillerer mellem de to, konkluderes det at der er tale om lineær polarisation.

Havde der været en ekstra komponent (f.eks. en y-komponent) så ville det kunne udledes at der var tale om cirkulær eller elliptisk polarisation.

2.

Lad os for eksempel se på, hvad der sker, når vi smider en lille sten ned i en blikstille dam. Et cirkulært mønster breder sig ud fra det sted, hvor stenen ramte vandoverfladen; der fremkommer en bølge.
Hvis man undersøger vandet tilstrækkelig indgående, mens bølgen bevæger sig hen over vandoverfladen, vil man se, at selv om vandet lokalt kommer i bevægelse, bevæger det sig ikke udefter sammen med bølgen.
Dette ses tydeligt, hvis man iagttager et lille stykke træ eller en olieplet, der flyder på vandoverfladen. Træstykket (eller oliepletten) bevæger sig op og ned, mens bølgen går forbi, men følger ikke med bølgen.

Med andre ord:
                           En bølge kan gennemløbe store afstande, men så snart forstyrrelsen er passeret,
                           befinder enhver dråbe i vandet sig på samme sted som før.

3.
Man ved nu, at lys opfører sig som bølger. Ikke blot reflekteres og brydes lyset ligesom bølger; det udviser også interferens. Refleksion og brydning kan forklares ud fra en simpel partikelmodel, men interferens er en egenskab, som kun bølger besidder. Siden påvisningen af lysets interferens er der ingen, der har tvivlet om lysets bølgenatur.

4. 

Visse dele af lysets opførsel kan beskrives ud fra en partikelmodel.
Andre dele kan kun beskrives ud fra en bølgemodel.

Heraf lysets dualisme.

tusind tak nu forstår jeg det