Lys, også kalt synlig lys, er elektromagnetisk stråling som menneskeøyet kan registrere. Lys kan også defineres som den sanseopplevelsen som synet oppfatter.

Menneskeøyet kan registrere elektromagnetisk stråling med bølgelengder som ligger mellom ca. 400 nanometer og ca. 750 nanometer. Det er dermed denne delen av det elektromagnetiske spekteret som kalles synlig lys. Stråling med kortere bølgelengde enn dette kalles ultrafiolett, mens infrarød stråling har lengre bølgelengde enn synlig lys.

Teorier for lys: Stråleteori, elektromagnetisk bølgeteori og kvanteteori. Kvanteteorien er den mest generelle, og omfatter den elektromagnetiske bølgeteorien, som igjen omfatter stråleteorien.

av Johannes Skaar. CC BY SA 3.0

Det finnes grovt sett tre teorier for lys (se figur): Stråleteori, elektromagnetisk bølgeteori og kvanteteori.

Stråleteorien er den enkleste. Der beskrives lys med rette linjer. Linjene endrer retning i forbindelse med brytning og refleksjon, slik som i linser og speil. Stråleteorien kalles også geometrisk optikk.

Den elektromagnetiske bølgeteorien beskriver lys som en bølge av elektriske og magnetiske felter. Bølgen utbres med lyshastigheten c. Frekvensen f til bølgen er gitt av f = c/λ, der c er lyshastigheten og λ er bølgelengden. Det elektriske feltet kan svinge i en bestemt retning – vi sier da at lyset er polarisert. Den elektromagnetiske bølgeteorien kan forklare interferens-fenomener som f.eks. fargespillet fra en CD-plate eller en oljefilm. Den brukes også til å beskrive polarisasjonseffekter, slik som f.eks. virkemåten til polariserende solbriller.

Kvanteteorien (kvanteoptikk) omfatter begge de to andre, og er den mest generelle teorien for lys. Det er i kvanteteorien for lys at man snakker om fotoner – at lyset er kvantisert. Denne teorien trengs når man skal forklare hvordan lys oppstår eller detekteres i form av energipakker (fotoner), f.eks. når lyset genereres i en lysdiode eller i en laser, og når lyset gir et signal i øyet eller i en elektronisk detektor.

Selv om kvanteteorien for lys er en klar teori beskrevet med matematikk, er det ikke alltid rett fram å få en intuitiv følelse av den. Noen ganger minner den om en partikkelbeskrivelse, og noen ganger om en bølgebeskrivelse. Dette kalles ofte for partikkel-bølge dualitet. Legg imidlertid merke til at det er én kvanteteori for lys som i prinsippet kan brukes i alle tilfeller. Det er intuisjonen til oss mennesker som må velge mellom bølge eller partikkel.

På samme måte som man bør bruke Newtons lover og ikke Einsteins generelle relativitetsteori til å beskrive et eple som faller ned, bør man bruke den enklest mulige teorien til å beskrive et lysfenomen. Det er f.eks. lite hensiktsmessig å snakke om "fotoner" når man skal beskrive hvordan fargene i en regnbue oppstår – dette forklares med bølgeteorien ved at lysbrytningen i regndråpene er avhengig av bølgelengden.

I vakuum er lyshastigheten c = 299 792 458 m/s ≈ 3,0·108 m/s. Denne hastigheten er uavhengig av hastigheten til lyskilden eller den som observerer. Dette er utgangspunktet til relativitetsteorien.

I et medium må det i prinsippet skilles mellom fasehastighet og gruppehastighet, se lyshastighet. Fasehastigheten er den hastigheten som en enkelt bølge (dvs. en bølge med en enkelt frekvens) beveger seg med, og er gitt av c/n, der n er brytningsindeksen.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.