Svetlôba jeelektromagnetno sevanje pri različnihvalovnih dolžinah oziromafrekvencah. Del spektra, od približno 380nm do približno 750 nm,[1] ki ga zazna človeškooko, se imenuje vidna svetloba.Hitrost svetlobe vvakuumu je 299,792,458 m/s in je neodvisna od njene valovne dolžine. Vfiziki se pojem svetloba pogosto nanaša na elektromagnetna sevanja vseh valovnih dolžin, ne glede na to, ali so vidna ali ne. S preučevanjem svetlobe se ukvarjaoptika.[2][3]
Pomanjkljivost valovnega opisa svetlobe se je pokazala z meritvami sevalnega spektračrnih teles na prelomu iz 19. v 20. stoletje. Problem, znan pod imenomultravijolična katastrofa, je namreč razkrildualnost svetlobe. To pomeni, da ima svetloba značilnosti valovanja, hkrati pa tudi značilnosti delcev. V delčni obravnavi, ki je mogoča le z uporabokvantne mehanike, je svetloba sestavljena iz majhnih energijskih paketov (kvantov svetlobe), imenovanihfotoni.
Najpogostejši vir svetlobe so termična svetila, ki sevajo kot črna telesa poPlanckovem zakonu. Primer takšnega svetila jeSonce, ki ima na površju temperaturo okoli 6000 K in spektralne gostote elektromagnetnega valovanja pri valovni dolžini okoli 550 nm, torej v zeleni barvi. Ker so spektri termičnih svetil zvezni, je le okoli 44% sončeve svetlobe v vidnem delu spektra. Drug primer termičnega svetila je žarečeoglje, ki ima temperaturo okoli 1000 K in zato vrh spektralne gostote elektromagnetnega valovanja vinfrardečem delu spektra. Tudi človek je termično svetilo. Vendar s temperaturo 310 K seva v globokem infrardečem delu spektra, zato se za opazovanje oz. zaznavanje te svetlobe potrebuje infrardeče kamere.
Poleg termičnih svetil zzveznimi spektri so pomembna tudi svetila zdiskretnimi spektri. Diskretnost se najlepše vidi pri svetilih, ki so sestavljena iz enostavnihmolekul aliatomov, kot je denimo razredčeni plin v stekleni cevi (neonske svetilke). Vsak atomabsorbira in izseva svetlobo le pri točno določenih valovnih dolžinah, ki pa so za različne atome različne. Svetloba, ki jo atom izseva, je lahko posledica spontanega ali stimuliranega sevanja. Plinske svetilke za
svoje delovanje izkoriščajo spontano emisijo,laserji pa stimulirano.
Pojave, povezane s svetlobo, običajno obravnavamo v okviru treh različnih teorij.
Geometrijska optika. V geometrijski optiki je svetloba opisana s premimi žarki. Takšen približek je dober, če so razsežnosti optičnih elementov mnogo večje od valovnih dolžin svetlobe. Geometrijski opis ustreza limiti, ko gre valovna dolžina svetlobe proti nič. Z geometrijsko optiko je opisano delovanjeleč inzrcal oz.lom inodboj svetlobe.
Valovna optika. Svetloba je v valovni optiki opisana z električnim in magnetnim poljem (Maxwellove enačbe), pri čemer pa zaradi sklopitve med obema za opis zadostuje že obravnava le enega izmed obeh polj (običajno električnega). Osnovne lastnosti svetlobe pri takšnem opisu so smer širjenja, jakost, polarizacija, faza in frekvenca oz. valovna dolžina. Znotraj valovne optike so obravnavani vsi pojavi, kjer dualizem svetlobe ne pride do izraza (interferenca,lom,disperzija itd.). Ta opis je dober predvsem za velike valovne dolžine (npr.radijsko valovanje). Za vidno svetlobo ta opis ne drži več povsem in je zato pri nekaterih pojavih potrebna obravnava s kvantno optiko.
Kvantna optika. Elektromagnetno polje in s tem tudi svetloba v kvantni optiki sestoji iz kvantov energije, ki jih imenujemo fotoni. To so brezmasni delci in nosilci elektromagnetne interakcije. Prehod, kjer klasični valovni opis preide v kvantnega, se imenujekvantizacija elektromagnetnega polja in poteka preko vpeljave vektorskega in skalarnegapotenciala elektromagnetnega polja. V nasprotju z valovno optiko kvantna optika obravnava vse pojave, ki nakazujejo na dualizem svetlobe (fotoelektrični pojav, diskretni spektri plinov, itd.). Kvantni opis je potreben pri valovanjih s kratko valovno dolžino (žarki X,žarki gama itd.).
