Den væsentligste kilde til lys påJorden ersolen. Sollys tilvejebringer den energi som grønneplanter anvender til at producere sukker, hvilket frigør energi for andrelevende væsener, når de fordøjer dem. Historisk har en anden vigtig lyskilde for mennesker væretild, fralejrbål til modernepetroleumslamper. Dette blev erstattet af denelektriske lampe, daelektriciteten blev almindelig udbredt.
Indenforfysik betegner lys undertiden elektromagnetisk stråling af en hvilken som helst bølgelængde, hvad enten den er synlig eller ej.[4][5] I denne betydning ergammastråler,røntgenstråler,mikrobølger ogradiobølger også lys. Som alle typer lys udsendes og absorberes synligt lys som små "pakker" kaldetfotoner og udviser bådebølge- ogpartikelegenskaber. Dette kaldespartikel-bølge-dualiteten. Studiet af lys, kendt somoptik, er et vigtigt forskningsområde inden forfysik.
Danskeren Ole Rømer (1644-1710) fandt ud af, at lyset har en endelig hastighedFranskmanden Hippolyte Armand Fizeau var en af de første, der målte lysets hastighed.
Indtil langt ind i den moderne tid var det uklart, hvad lys faktisk er. Man troede delvist at lyset udfylder rummet uden tidsforsinkelse, og at man kigger på omgivelserne ved hjælp af "stråler", der udgår fra øjet. Der har dog allerede sidenantikken været forestillinger om, at lyset blev udsendt fra lyskilden med en endelig hastighed.
Galileo Galilei forsøgte som en af de første seriøst at målelysets udbredelseshastighed, men uden succes. Dette lykkedes først på basis afOle Rømers observationer af Jupiters måneIo i 1676. Han beregnede, at lyset var omkring 11 minutter om at bevæge sig 1astronomisk enhed (afstanden mellem jorden og solen), hvilket nu vides at være 8,3 minutter.[6] Bestemmelsen af lysets hastighed blev i løbet af de næste 200 år mere og mere præcis ved hælp af mere raffinerede metoder, især af franskmændeneFizeau ogFoucault.
Michael Faraday beviste i1846 som den første, at lys ogmagnetisme er to forbundne fysiske fænomener. Han offentliggjorde det, der i dag kaldesfaradayeffekten, under titlenOn the magnetization of light and the illumination of magnetic lines of force.[8]
James Clerk Maxwell formulerede i1864 inden forelektrodynamik de såkaldteMaxwell-ligninger, der stadig er gyldige i dag, og han forstod, at der måtte eksistere elektromagnetiske bølger. Da disse bølgers forudsagte udbredelseshastighed stemte overens med den allerede kendte lyshastighed, kunne han slutte, at lyset vel måtte være en elektromagnetisk bølge. Han formodede (som de fleste fysikere dengang), at denne bølge ikke kunne eksistere i det tomme rum, men behøvede et udbredelsesmedium. Dette medium, der måtte udfylde hele verdensrummet, blev betegnet somæter.
Efterhånden som man fik opbygget denelektromagnetiske lysteori lod det ved udgangen af det 19. århundrede til, at næsten alle spørgsmål angående lys var blevet besvaret. Ganske vist kunne man ikke eftervise den postulerede æter (seMichelson-Morley eksperimentet), hvilket i sidste ende åbnede døren for denspecielle relativitetsteori. Desuden lod bl.a. denfotoelektriske effekt til at modsige lysets bølgenatur. Af den grund opstod en radikal ny måde at betragte lys på, der blev grundlagt afMax Planck ogAlbert Einstein ud fra teorien om at energien varkvantiseret. Central i denne teori erpartikel-bølge-dualiteten, hvor lyset ikke længere beskrives som enten bølge eller partikel, men derimod som kvanteobjekt. Dennedualitet forener bølge- og partikelegenskaberne uden at være hverken det ene eller det andet. Deraf opstod i begyndelsen af det20. århundredekvantefysikken og senerekvanteelektrodynamikken, der i dag udgør vores forståelse af lysets natur.
Lys har såvel bølgeegenskaber som partikelegenskaber. Bølgeegenskaberne viser sig bl.a. i situationer hvor lyset afbøjes, f.eks. i etoptisk gitter. Afbøjningen i et gitter beskrives bedst ved at tænke på lys som bølger, der kaninterferere. Partikelegenskaberne viser sig bl.a. i situationer hvor lysabsorberes eller emitteres, f.eks. ved vekselvirkning med etatom, etmolekyle eller etfaststof. Vekselvirkninger mellem lys og stof beskrives bedst ved at tænke på lys som partikler, såkaldtefotoner.
Skematisk tegning af Fizeaus opstilling til bestemmelse af lysets hastighed.
Elektromagnetisk stråling, og dermed også synlig lys, udbreder sig med en endelig hastighed. Alle iagttagere i jævn indbyrdes bevægelse vil ifølge den speciellerelativitetsteori måle den samme hastighed, der ivakuum er 299.792.458meter persekund.
I1676 opdagedeOle Rømer, at lyset "tøvede" ved observationer over en lang periode afJupiter og densmåne Io.[9] FranskmandenFizeau (1819 – 1896) udførte som en af de første en måling af lysets hastighed i 1849. Han tog en kraftig og meget smal lysstråle, som sendtes ind mellem to tænder på et tandhjul og reflekteredes fra etspejl næsten 9 km væk. Spejlet anbragtes således, at lysstrålen reflekteredes præcist tilbage modsat sin oprindelige retning og ramte mellem de samme to tænder på tandhjulet. Efterfølgende bragtes tandhjulet til at rotere. Da strålen med jævne mellemrum blev afbrudt af hjulets tænder, blev lyset sendt af sted i korte glimt. Et ekstra halvgennemsigtigt spejl muliggjorde at se de tilbagekastede lysglimt. På et tidspunkt roterede tandhjulet så hurtigt, at hvert lysglimt ikke nåede at komme tilbage til samme hul i tandhjulet, men bremsedes af den efterfølgende tand, så der ikke længere kunne ses tilbagekastet lys mellem tænderne. Ud fra tandhjulets omdrejningsfrekvens og antallet af tænder samt lysets tilbagelagte afstand kunne lysets hastighed bestemmes.[10] Vi ved dog nu, at den afveg cirka 5 procent fra den faktiske værdi, og allerede i1728 havdeJames Bradley bestemt lysets hastighed med 1 procents nøjagtighed ved hjælp afaberrationen af lyset fra stjernerne. Lysets hastighed blev dog bestemt nøjagtigere året efter i 1850 afLéon Foucault efter en lignende metode.
Studiet af lysets opførsel under forskellige omstændigheder benævnesoptik. Når lys f.eks. passerer gennemsigtige medier somluft,vand ellerglas, vil lysets hastighed være mindre end i vakuum, svarende til en mindre bølgelængde. Som konsekvens heraf vil lysetbrydes, dvs. ændre retning.Brydningsindekset er et mål for stoffets evne til at bryde lyset. Per definition er brydningsindekset forholdet mellem lysets hastighed i vakuum og lysets hastighed i mediet.
Det lys, der falder ind i det menneskelige øje, rammer førsthornhinden, fortsætter gennempupillen, afbøjes aflinsen ogprojiceres gennem glaslegemet pånethinden, hvor der opstår et virkeligt billede, der står på hovedet. Dette svarer til, hvad der sker i etkamera. På nethinden bliver de lysfølsomme sanseceller (stave ogtappe) stimuleret til at udsende et elektrisk signal, der går gennemsynsnerven tilhjernen, hvor opfattelsen finder sted.
Bølgelængden af synligt lys ligger i intervallet fra ca. 380nm til ca. 740 nm. Hvis lyset splittes op i smallefrekvens-bånd (bølgelængdeintervaller), vil de af ikke-farveblinde mennesker blive opfattet somfarver spændende frarød (omkring 740 nm) tilviolet (omkring 380 nm). De mellemliggende bølgelængder ses somorange,gul,grøn,blå ogindigo.
Mere kortbølget stråling kaldes ultraviolet lys ellerUV, og mere langbølget stråling kaldes infrarødt lys ellerIR. I huden findes receptorer, der kan registrere infrarød stråling og videregive dette som en følelse afvarme. I huden findes endviderepigment som aktiveres, når huden udsættes for ultraviolet lys. Nogle dyr, f.eks.bier, kan se ultraviolet lys, mens andre dyr, f.eks.klapperslanger, kan se infrarødt lys.
Enby oplyst af kunstigbelysning.Kontinuert spektrumLinjespektrum (emissionsspektrum forbrint)
Der findes mange kilder til lys. De mest almindelige lyskilder ertermiske: etlegeme med en giventemperatur udsender et karakteristisk spektrum afsortlegeme-stråling. En simpel termisk kilde ersollys, strålingen frasolenskromosfære ved omkring 6000kelvin (5730 °C) topper i den synlige del af det elektromagnetiske spektrum.[11] og groft regnet 44% af sollyset, der når jorden er synligt.[12] Et andet eksempel erglødelamper, der udsender cirka 3-6% af deres energi som synligt lys og resten som infrarød. Tidligere i historien var en almindelig termisk lyskildeflammerne fra glødende faste partikler (f.eks.brænde ellerstearinlys), men de udsender også det meste af deres energi som infrarød stråling og kun en smule i det synlige spektrum. For relativt kolde legemer som mennesker topper sortlegeme-spektret i dyb infrarød ved en bølgelængde på omkring 10 mikrometer. Ved højere temperaturer topper spektret ved kortere bølgelængder, først rød, så hvid og til slut en blåhvid farve, inden toppen bevæger sig ud af den synlige del af spektret og ind i den ultraviolette del. Disse farver kan ses, nårmetal opvarmes til rødglødende eller hvidglødende. Blåhvid termisk emission ses ikke ofte, bortset fra istjerner. Den ofte sete renblå farve i flammen afgas eller i ensvejseflamme skyldes en molekylær emission og ses ikke i stjerner.
Acceleration af frieladede partikler (f.eks.elektroner) kan frembringe synligt lys, f.eksbremsestråling. Partikler, der bevæger sig gennem et medium hurtigere end lystes hastighed i det medium (er ikke endeligt bekræftet) kan frembringe synligtjerenkovstråling.
Vissekemiske reaktioner skaber synligt lys. I levende organismer kaldes dette forbioluminescens, f.eks hosildfluer. Visse stoffer frembringer lys, når de er udsat for mere energirig stråling ved en proces kendt somfluorescens. Nogle stoffer udsender lys efter excitation med mere energirig stråling. Dette er kendt somfosforescens. Fosforescerende materialer kan også exciteres ved at bombardere dem medsubatomare partikler. Denne mekanisme anvendes ifjernsyn ogcomputerskærme medkatodestrålerør.
^Pal, G. K.; Pal, Pravati (2001). "chapter 52".Textbook of Practical Physiology (1st udgave). Chennai: Orient Blackswan. s. 387.ISBN978-81-250-2021-9. Hentet 1. april 2016.The human eye has the ability to respond to all the wavelengths of light from 400–700 nm. This is called the visible part of the spectrum.
^Buser, Pierre A.; Imbert, Michel (1992).Vision. MIT Press. s. 50.ISBN978-0-262-02336-8. Hentet 1. april 2016.Light is a special class of radiant energy embracing wavelengths between 400 and 700 nm (or mμ), or 4000 to 7000 Å.
^Michael Faraday:Experimental Researches in Electricity. Nineteenth Series. In:Philosophical Transactions of the Royal Society. Band 136, 1846, S. 1–20,doi:10.1098/rstl.1846.0001.
Ingeniøren, 19/08/01 Første hvide lysdiode:"...Effekten skyldes en særlig form for eksitation først opdaget i 1994...De resulterende elektron-hul par, der nu omfatter begge molekyler, henfalder ved udsendelse af fotoner, hvis bølgelængder dækker hele det synlige spektrum...levetid vil være mange gange større end elektriske pærers... (App. Phys. Let. 30/7-01)".
.jpg)
