Легкий

Свет — это электромагнитное излучение в определенной части электромагнитного спектра. Слово обычно относится к видимому свету, который является видимым спектром, который видим человеческому глазу и отвечает за восприятие. Видимый свет обычно определяется как имеющий длину волны в диапазоне 400-700 нанометров (нм), или от 4,00 × 10-7 до 7,00 × 10-7 м, между инфракрасным (с более длинными волнами) и ультрафиолетом (с более короткой длиной волны) , Эта длина волны означает частотный диапазон примерно 430-750 терагерц (ТГц).

Основным источником света на Земле является Солнце. Солнечный свет обеспечивает энергию, которую используют зеленые растения для создания сахара в основном в виде крахмалов, которые выделяют энергию в живые вещи, которые их переваривают. Этот процесс фотосинтеза обеспечивает практически всю энергию, используемую живыми существами. Исторически, еще одним важным источником света для людей был огонь, от древних костров до современных керосиновых ламп. Благодаря разработке электрических ламп и силовых установок, электрическое освещение эффективно заменяет огонь. Некоторые виды животных генерируют свой собственный свет — процесс, называемый биолюминесценцией. Например, светлячки используют свет, чтобы найти помощников, а вампирские кальмары используют его, чтобы спрятаться от добычи.

Основными свойствами видимого света являются интенсивность, направление распространения, частота или спектр длин волн и поляризация, а его скорость в вакууме 299 792 458 метров в секунду является одной из фундаментальных констант природы. Экспериментально обнаружено, что видимый свет, как и все виды электромагнитного излучения (ЭМИ), всегда перемещается с этой скоростью в вакууме.

В физике термин свет иногда относится к электромагнитному излучению любой длины волны, видимой или нет. В этом смысле гамма-лучи, рентгеновские лучи, микроволны и радиоволны также являются легкими. Как и все виды электромагнитного излучения, видимый свет распространяется как волны. Однако энергия, передаваемая волнами, поглощается в одном месте, как поглощаются частицы. Поглощенная энергия электромагнитных волн называется фотоном и представляет собой кванты света. Когда волна света трансформируется и поглощается как фотон, энергия волны мгновенно сворачивается в одно место, и это место находится там, где фотон «прибывает». Это то, что называется коллапсом волновой функции. Этот двойной волнообразный и частичный характер света известен как двойственность волновых частиц. Изучение света, известного как оптика, является важной областью исследований в современной физике.

Электромагнитный спектр и видимый свет
Как правило, электромагнитное излучение или ЭМИ (обозначение «излучение» исключает статические электрические и магнитные и близкие поля) классифицируется по длине волны в радио, микроволн, инфракрасный, видимую область, которую мы воспринимаем как свет, ультрафиолет, рентгеновское излучение и гамма лучей.

Поведение ЭМИ зависит от длины волны. Более высокие частоты имеют более короткие длины волн, а более низкие частоты имеют более длинные волны. Когда ЭМИ взаимодействует с одиночными атомами и молекулами, его поведение зависит от количества энергии на каждый квант, который он несет.

ЭМИ в области видимого света состоит из квантов (называемых фотонами), которые находятся на нижнем конце энергий, которые способны вызывать электронное возбуждение внутри молекул, что приводит к изменениям связи или химии молекулы. В нижнем конце спектра видимого света ЭМИ становится невидимым для человека (инфракрасный), поскольку его фотоны больше не имеют достаточной индивидуальной энергии, чтобы вызвать длительное молекулярное изменение (изменение конформации) в сетчатке сетчатки зрительного нерва в сетчатке человека, что изменение вызывает ощущение зрения.

Существуют животные, чувствительные к различным типам инфракрасных лучей, но не с помощью квантового поглощения. Инфракрасное зондирование у змей зависит от вида естественного теплового изображения, в котором крошечные пакеты клеточной воды повышаются в инфракрасном диапазоне. ЭМИ в этом диапазоне вызывает эффекты молекулярной вибрации и нагревания, как это обнаруживают эти животные.

Над диапазоном видимого света ультрафиолетовый свет становится невидимым для людей, главным образом потому, что он поглощается роговицей ниже 360 нанометров, а внутренняя линза ниже 400. Кроме того, стержни и конусы, расположенные в сетчатке человеческого глаза, не могут обнаружить коротких (до 360 нм) ультрафиолетовых длин волн и фактически повреждаются ультрафиолетом. Многие животные с глазами, которые не нуждаются в линзах (например, насекомых и креветок), способны обнаруживать ультрафиолет квантовыми механизмами поглощения фотонов во многом таким же химическим способом, что люди обнаруживают видимый свет.

Различные источники определяют видимый свет как узкий, как от 420 до 680, так широко, как от 380 до 800 нм. В идеальных лабораторных условиях люди могут видеть инфракрасное излучение, по крайней мере, до 1050 нм; дети и молодые люди могут воспринимать ультрафиолетовые длины волн примерно до 310-331 нм.

На рост растений влияет и цветовой спектр света, процесс, известный как фотоморфогенез.

Скорость света
Скорость света в вакууме составляет ровно 299 792 458 м / с (около 186 282 миль в секунду). Фиксированное значение скорости света в единицах СИ обусловлено тем, что счетчик теперь определяется с точки зрения скорости света. Все формы электромагнитного излучения движутся с такой же скоростью в вакууме.

Различные физики пытались измерить скорость света на протяжении всей истории. Галилей пытался измерить скорость света в семнадцатом веке. Ранний эксперимент по измерению скорости света проводил физик-датский физик Оле Рёмер в 1676 году. Используя телескоп, Рёмер наблюдал движения Юпитера и одного из его лун, Ио. Отмечая расхождения в явном периоде орбиты Ио, он подсчитал, что свет занимает около 22 минут, чтобы пересечь диаметр земной орбиты. Однако в то время его размер не был известен. Если бы Рёмер знал диаметр орбиты Земли, он рассчитал бы скорость 227 000 000 м / с.

Еще одно, более точное измерение скорости света было выполнено в Европа Ипполитом Физо в 1849 году. Физо направил луч света в зеркало в нескольких километрах. Вращающееся зубчатое колесо было помещено на путь светового луча, когда оно перемещалось от источника, к зеркалу и затем возвращалось к его началу. Физо обнаружил, что при определенной скорости вращения луч пройдет через один зазор в колесе на выходе и следующий зазор на обратном пути. Зная расстояние до зеркала, количество зубьев на колесе и скорость вращения, Физо смог рассчитать скорость света как 313 000 000 м / с.

Леон Фуко провел эксперимент, в котором использовались вращающиеся зеркала для получения значения 298 000 000 м / с в 1862 году. Альберт А. Майкельсон провел эксперименты по скорости света с 1877 года до своей смерти в 1931 году. Он уточнил методы Фуко в 1926 году с использованием улучшенных вращающихся зеркала, чтобы измерить время, которое потребовалось, чтобы совершить круговую поездку с горы Уилсон до гора Сан Антонио в Калифорния , Точные измерения дали скорость 299 796 000 м / с.

Эффективная скорость света в различных прозрачных веществах, содержащих обычное вещество, меньше, чем в вакууме. Например, скорость света в воде составляет около 3/4 от этого в вакууме.

Говорят, что две независимые группы физиков принесли свет к «полной остановке», передав его через конденсат Бозе-Эйнштейна элемента rubidium, одна команда на Harvard Университет и Институт науки Роуленда в Кембридж , Массачусетс , а другой на Harvard-Smithsonian Центр для астрофизики, также в Кембридж , Однако популярное описание света, которое «останавливается» в этих экспериментах, относится только к тому, что свет хранится в возбужденных состояниях атомов, а затем снова излучается в произвольное время, что стимулируется вторым лазерным импульсом. За время, когда оно «остановилось», оно перестало быть светом.

Оптика
Изучение света и взаимодействие света и материи называют оптикой. Наблюдение и изучение оптических явлений, таких как радуга и болота полярных сияний, дают много подсказок относительно природы света.

преломление

Пример рефракции света. Солома кажется изогнутой из-за преломления света, когда он попадает в жидкость из воздуха.

Преломление — изгиб световых лучей при прохождении через поверхность между одним прозрачным материалом и другим. Он описывается Законом Снелла:


где θ1 — угол между лучом и поверхностной нормалью в первой среде, θ2 — угол между лучом и поверхностной нормалью во второй среде, n1 и n2 — показатели преломления n = 1 в вакууме и n> 1 в прозрачном веществе.

Когда луч света пересекает границу между вакуумом и другой средой или между двумя различными средами, длина волны света изменяется, но частота остается постоянной. Если луч света не является ортогональным (или, скорее, нормальным) к границе, изменение длины волны приводит к изменению направления пучка. Это изменение направления известно как рефракция.

Превосходное качество линз часто используется для управления светом, чтобы изменить видимый размер изображений. Примерами этой манипуляции являются увеличительные стекла, очки, контактные линзы, микроскопы и преломляющие телескопы.

Источники света
Есть много источников света. Тело при данной температуре излучает характерный спектр излучения черного тела. Простым источником тепла является солнечный свет, излучение хромосферы Солнца около 6000 кельвинов (5 730 градусов по Цельсию, 10 340 градусов по Фаренгейту) достигает пика в видимой области электромагнитного спектра при построении в единицах длины волны и примерно 44% энергии солнечного света который доходит до земли. Другим примером являются лампы накаливания, которые излучают только около 10% их энергии в качестве видимого света, а остальные — как инфракрасные. Общим источником теплового света в истории являются светящиеся твердые частицы в пламени, но они также излучают большую часть их излучения в инфракрасном диапазоне и только часть в видимом спектре.

Пик спектра черного тела находится в глубокой инфракрасной области с длиной волны около 10 микрометров для относительно холодных объектов, таких как люди. По мере увеличения температуры пик сдвигается на более короткие длины волн, создавая сначала красное свечение, затем белое и, наконец, сине-белый цвет, когда пик выходит из видимой части спектра и в ультрафиолет. Эти цвета можно увидеть, когда металл нагревается до «красного горячего» или «белого цвета». Сине-белое тепловое излучение не часто встречается, за исключением звезд (широко известный голубой цвет в газовом пламени или факел сварщика на самом деле обусловлен молекулярной эмиссией, особенно радикалами CH (излучающими полосу длин волн около 425 нм, и не наблюдается в звездах или в чистом тепловом излучении).

Атомы излучают и поглощают свет при характеристических энергиях. Это создает «эмиссионные линии» в спектре каждого атома. Излучение может происходить спонтанно, как в светоизлучающих диодах, газоразрядных лампах (таких как неоновые лампы и неоновые знаки, лампы ртутного излучения и т. Д.) И пламени (свет от самого горячего газа — так, например, натрий в газовый пламя излучает характерный желтый свет). Эмиссию можно также стимулировать, как в лазерном или микроволновом мазере.

Замедление свободной заряженной частицы, например электрона, может вызвать видимое излучение: все это примеры циклотронного излучения, синхротронного излучения и тормозного излучения. Частицы, движущиеся через среду быстрее, чем скорость света в этой среде, могут вызывать видимое черенковское излучение. Некоторые химические вещества производят видимое излучение путем хемолюминесценции. В живых существах этот процесс называется биолюминесценцией. Например, светлячки производят свет этим способом, а лодки, движущиеся через воду, могут нарушить планктон, который производит светящийся след.

Некоторые вещества вырабатывают свет, когда они освещены более энергичным излучением, процесс, известный как флуоресценция. Некоторые вещества медленно выделяют свет после возбуждения более энергичным излучением. Это известно как фосфоресценция. Фосфоресцирующие материалы также могут быть возбуждены путем бомбардировки их субатомными частицами. Одним из примеров является катодолюминесценция. Этот механизм используется в телевизорах с электронно-лучевыми трубками и компьютерных мониторах.

Некоторые другие механизмы могут создавать свет:

биолюминесценция
Черенковское излучение
Электролюминесценция
сверкание
Сонолюминесценция
триболюминесценции

Когда понятие света предназначено для включения фотонов высокой энергии (гамма-лучей), дополнительные механизмы генерации включают:

Аннигиляция частиц и античастиц
Радиоактивный распад

Давление света
Свет оказывает физическое давление на объекты на своем пути, явление, которое может быть выведено уравнениями Максвелла, но его легче объяснить природой частицы: фотоны наносят удар и переносят их импульс. Давление света равно мощности светового луча, деленного на c, скорости света. Из-за величины c эффект светового давления пренебрежимо мал для повседневных предметов. Например, одномиллиметровая лазерная указка проявляет силу около 3,3 пиконьетона на освещенном объекте; таким образом, можно было бы поднять американскую копейку с помощью лазерных указателей, но для этого потребуется около 30 миллиардов лазерных указателей 1 мВт. Однако в приложениях нанометрового масштаба, таких как наноэлектромеханические системы (NEMS), влияние светового давления является более значительным, а использование легкого давления для управления механизмами NEMS и переворачивание физических переключателей нанометрового масштаба в интегральных схемах является активной областью исследований , В больших масштабах световое давление может привести к тому, что астероиды будут вращаться быстрее, действуя на их нерегулярные формы, как на лопастях ветряной мельницы. Также изучается возможность создания солнечных парусов, которые будут ускорять космические корабли в космосе.

Хотя движение радиометра Крукс было первоначально объяснено световым давлением, эта интерпретация неверна; характерное вращение Крукса является результатом частичного вакуума. Это не следует путать с радиометром Николса, в котором (небольшое) движение, вызванное крутящим моментом (хотя и недостаточным для полного поворота против трения), напрямую вызвано световым давлением. Вследствие светового давления Эйнштейн в 1909 году предсказал существование «радиационного трения», которое будет противодействовать движению материи. Он писал: «Излучение будет оказывать давление на обе стороны пластины. Силы давления, действующие на обе стороны, равны, если пластина находится в покое. Однако, если он находится в движении, большее количество отражения будет отражено на поверхности, которая впереди во время движения (передняя поверхность), чем на задней поверхности. Таким образом, обратная сила давления, оказываемая на переднюю поверхность, больше, чем сила давления, действующая на спину. Следовательно, как результат двух сил, остается сила, которая противодействует движению пластины и которая возрастает со скоростью пластины. Мы кратко назовем это результирующее «радиационное трение».

Исторические теории света, в хронологическом порядке
В пятом веке до нашей эры Эмпедокл постулировал, что все состоит из четырех элементов; огонь, воздух, земля и вода. Он считал, что Афродита сделала человеческий глаз из четырех элементов и что она зажгла огонь в глазу, который светил из глаза, видимого возможным. Если бы это было так, то можно было видеть ночью так же хорошо, как и днем, поэтому Эмпедокл постулировал взаимодействие лучей от глаз и лучей от источника, такого как солнце.

Примерно в 300 году до нашей эры, Евклид пишет Оптика, в которой он изучал свойства света. Евклид постулировал, что свет распространяется по прямым линиям, и он описывал законы отражения и математически изучал их. Он поставил под сомнение, что зрение — результат луча от глаз, потому что он спрашивает, как сразу видеть звезды, если кто-то закрывает глаза, а затем открывает их ночью. Если луч от глаза проходит бесконечно быстро, это не проблема.

В 55 г. до н.э., Лукреций, римлянин, который вел идеи более ранних греческих атомистов, писал, что «Свет и тепло солнца, они состоят из мельчайших атомов, которые, когда их отбрасывают, не теряют времени при стрельбе прямо через промежуток воздуха в направлении, придаваемом толчком ». (от природы Вселенной). Несмотря на то, что Лукреция была похожа на более поздние теории частиц, мнения Лукреция не были общепризнаны. Птолемей (2-й век) писал о преломлении света в своей книге «Оптика».

классическая Индия
В древности Индия , индуистские школы Самкхьи и Вайшешики, с начала веков нашей эры разработали теории на свете. Согласно школе Самкхьи, свет является одним из пяти фундаментальных «тонких» элементов (tanmatra), из которых выходят грубые элементы. Атомность этих элементов конкретно не упоминается, и кажется, что они фактически считались непрерывными. С другой стороны, школа Вайшешика дает атомную теорию физического мира на неатомной основе эфира, пространства и времени. (См. Индийский атомизм.) Основными атомами являются атомы земли (prthivi), вода (пани), огонь (agni) и воздух (ваю). Световые лучи воспринимаются как поток высокой скорости теджа (огня) атомов. Частицы света могут иметь разные характеристики в зависимости от скорости и расположения атомов теяса. Вишну-пурана относится к солнечному свету как «семь лучей солнца».

Индийские буддисты, такие как Дигнага в V веке и Дхармакирти в VII веке, развили тип атомизма, который является философией о реальности, состоящей из атомных объектов, которые являются мгновенными вспышками света или энергии. Они рассматривали свет как атомную сущность, эквивалентную энергии.

Декарт
Рене Декарт (1596-1650) считал, что свет является механическим свойством светящегося тела, отвергая «формы» Ибн аль-Хайфама и Витело, а также «вид» Бэкона, Гроссетеста и Кеплера. В 1637 году он опубликовал теорию рефракции света, которая ошибочно предполагала, что свет проходил быстрее в более плотной среде, чем в менее плотной среде. Декарт пришел к такому выводу по аналогии с поведением звуковых волн. Хотя Декарт был неверен относительно относительных скоростей, он был прав, полагая, что свет ведет себя как волна и в заключение, что рефракция может быть объяснена скоростью света в разных средах.

Декарт не первый использует механические аналоги, а потому, что он ясно утверждает, что свет является лишь механическим свойством светящегося тела и передающей среды, теория света Декарта рассматривается как начало современной физической оптики.

Теория частиц
Пьер Гассенди (1592-1655), атомист, предложил теорию света частиц, опубликованную посмертно в 1660-х годах. Исаак Ньютон изучал работу Гассенди в раннем возрасте и предпочел свой взгляд на теорию пленума Декарта. В своей Гипотезе Света 1675 года он заявил, что свет состоит из корпускул (частиц материи), которые испускались во всех направлениях от источника. Один из Ньютон аргументы против волновой природы света заключались в том, что волны, как известно, сгибались вокруг препятствий, а свет распространялся только по прямым линиям. Однако он объяснил феномен дифракции света (который был обнаружен Франческо Гримальди), позволив легкой частице создать локализованную волну в эфире.

Ньютон может быть использована для предсказания отражения света, но может объяснить только рефракцию, ошибочно полагая, что свет ускоряется при входе в более плотную среду, потому что гравитационное притяжение было больше. Ньютон опубликовал окончательный вариант своей теории в своих «Opticks» 1704 года. Его репутация помогла теории света частиц господствовать в течение 18-го века. Теория света частиц вела Лаплас утверждать, что тело может быть настолько массивным, что свет не мог убежать от него. Другими словами, это станет тем, что теперь называется черной дырой. Лаплас отозвал свое предложение позже, после того как волновая теория света прочно утвердилась как модель света (как было объяснено, ни теория частиц, ни волновая теория не являются полностью правильными). Перевод Ньютон В Большой крупномасштабной структуре пространства-времени, Стивен Хокинг и Джордж Ф. Р. Эллис.

Тот факт, что свет мог быть поляризован, впервые был качественно объяснен Ньютон используя теорию частиц. Этьен-Луи Малус в 1810 году создал математическую теорию поляризации поляризации. Жан-Батист Биот в 1812 году показал, что эта теория объясняет все известные явления поляризации света. В то время поляризация рассматривалась как доказательство теории частиц.

Теория волн
Чтобы объяснить происхождение цветов, Роберт Гук (1635-1703) разработал «теорию пульса» и сравнил распространение света с распространением волн в воде в своей 1665 работе «Микрография» («Наблюдение IX»). В 1672 году Гук предположил, что колебания света могут быть перпендикулярны направлению распространения. Кристиан Гюйгенс (1629-1695) разработал математическую волновую теорию света в 1678 году и опубликовал ее в своем «Трактате о свете» в 1690 году. Он предположил, что свет излучается во всех направлениях в виде серии волн в среде, называемой светоносным эфиром , Поскольку волны не подвержены гравитации, предполагалось, что они замедлились при входе в более плотную среду.

Кристиана Гюйгенса.
Теория волн предсказала, что световые волны могут мешать друг другу, как звуковые волны (как отмечалось в 1800 году Томасом Яном). Юнг показал с помощью дифракционного эксперимента, что свет ведет себя как волны. Он также предположил, что разные цвета были вызваны разными длинами волн света и объяснены цветовое зрение в терминах трехцветных рецепторов в глазу. Другим сторонником волновой теории был Леонард Эйлер. Он утверждал в Nova theoria lucis et colorum (1746), что дифракцию легче объяснить теорией волн. В 1816 году Андре-Мари Ампер дала Аугустин-Жана Френеля идею о том, что поляризация света может быть объяснена волновой теорией, если свет был поперечной волной.

Позже Френель самостоятельно разработал собственную волновую теорию света и представил ее в Академию наук в 1817 году. Симеон Денис Пуассон добавил к математической работе Френеля, чтобы дать убедительный аргумент в пользу теории волн, помогая опрокинуть Ньютон в корпускулярной теории. К 1821 году Френель смог с помощью математических методов показать, что поляризация может быть объяснена волновой теорией света, и только если свет был полностью поперечным, без продольной вибрации вообще.

Слабость волновой теории заключалась в том, что световые волны, такие как звуковые волны, нуждаются в среде для передачи. Существование гипотетического вещества, люминесцентного эфира, предложенного Гюйгенсом в 1678 году, было подвергнуто сильным сомнениям в конце девятнадцатого века экспериментом Майкельсона-Морли.

Ньютон что свет будет двигаться быстрее в более плотной среде, тогда как волновая теория Гюйгенса и других подразумевает обратное. В то время скорость света не могла быть измерена достаточно точно, чтобы определить, какая теория была правильной. Первым, кто сделал достаточно точные измерения, был Леон Фуко в 1850 году. Его результат поддерживал волновую теорию, и классическая теория частиц была окончательно оставлена, лишь частично переродившись в XX веке.

Электромагнитная теория

3-мерная рендеринг линейно поляризованной световой волны, замороженной во времени и показывающая две осциллирующие компоненты света; электрическое поле и магнитное поле перпендикулярно друг другу и направлению движения (поперечная волна).
В 1845 году Майкл Фарадей обнаружил, что плоскость поляризации линейно поляризованного света вращается, когда световые лучи движутся вдоль направления магнитного поля в присутствии прозрачного диэлектрика, эффект теперь известен как вращение Фарадея. Это было первым доказательством того, что свет связан с электромагнетизмом. В 1846 году он предположил, что свет может быть некоторой формой возмущений, распространяющихся вдоль линий магнитного поля. Фарадей предложил в 1847 году, что свет представляет собой высокочастотную электромагнитную вибрацию, которая может распространяться даже в отсутствие среды, такой как эфир.

Работа Фарадея вдохновила Джеймса Клерка Максвелла на изучение электромагнитного излучения и света. Максвелл обнаружил, что самораспространяющиеся электромагнитные волны будут проходить через пространство с постоянной скоростью, что оказалось бы равным ранее измеренной скорости света. Из этого Максвелл пришел к выводу, что свет представляет собой форму электромагнитного излучения: он впервые заявил об этом в 1862 году в «О физических силах силы». В 1873 году он опубликовал «Трактат об электричестве и магнетизме», в котором содержалось полное математическое описание поведения электрических и магнитных полей, которые все еще известны как уравнения Максвелла. Вскоре после этого Генрих Герц экспериментально подтвердил теорию Максвелла, создав и обнаружив радиоволны в лаборатории и продемонстрировав, что эти волны ведут себя точно так же, как видимый свет, проявляя такие свойства, как отражение, преломление, дифракция и интерференция. Теория Максвелла и эксперименты Герца непосредственно привели к разработке современных радио-, радиолокационных, телевизионных, электромагнитных изображений и беспроводной связи.

В квантовой теории фотоны рассматриваются как волновые пакеты волн, описанные в классической теории Максвелла. Квантовая теория была необходима для объяснения эффектов даже при визуальном свете, который не могла бы классической теории Максвелла (например, спектральных линий).

Квантовая теория
В 1900 году Макс Планк, пытаясь объяснить излучение черного тела, предположил, что хотя свет является волной, эти волны могут получать или терять энергию только в конечных количествах, связанных с их частотой. Планк назвал эти «комки» квантов «легкой энергии» света (от латинского слова «сколько»). В 1905 году Альберт Эйнштейн использовал идею квантов света для объяснения фотоэлектрического эффекта и предположил, что эти световые кванты имеют «реальное» существование. В 1923 году Артур Холли Комптон показал, что сдвиг длины волны, наблюдаемый при рассеянии рентгеновских лучей низкой интенсивности от электронов (так называемое комптоновское рассеяние), можно объяснить теорией частиц рентгеновских лучей, но не волновой теорией. В 1926 году Гилберт Н. Льюис назвал эти частицы квантов легких квантов.

В конце концов современная теория квантовой механики пришла к тому, чтобы представить свет как (в некотором смысле) как частицу, так и волну и (в другом смысле), как явление, которое не является ни частью, ни волной (которые на самом деле являются макроскопическими явлениями, такими как бейсбол или океанские волны). Вместо этого современная физика воспринимает свет как нечто, что иногда можно описать математикой, соответствующей одному типу макроскопической метафоры (частиц), а иногда и другой макроскопической метафоре (волны воды), но на самом деле то, что невозможно полностью представить. Как и в случае радиоволн и рентгеновских лучей, участвующих в комптоновском рассеянии, физики отметили, что электромагнитное излучение имеет тенденцию вести себя как классическая волна на более низких частотах, но больше похоже на классическую частицу на более высоких частотах, но никогда полностью не теряет качества того или другого. Видимый свет, который занимает промежуточное основание по частоте, может быть легко продемонстрирован в экспериментах, которые можно описать, используя либо модель волны или частицы, либо иногда и то, и другое.

В феврале 2018 года ученые впервые сообщили об открытии новой формы света, которая может включать поляритоны, которые могут быть полезны при разработке квантовых компьютеров.