Katika historia, mwanadamu amefikiria kuhusu asili ya jambo kama vile nuru. Kuanzia nyakati za zamani hadi leo, maoni juu yake yamebadilika na kuboreshwa. Nadharia maarufu zaidi zilielekea kuwa mwanga ni chembe au wimbi. Tawi la sayansi ya kisasa ambalo huchunguza asili na tabia ya mwanga huitwa optics.
Historia ya ukuzaji wa mawazo kuhusu mwanga
Kulingana na mawazo ya wanafalsafa wa kale wa Kigiriki, kama vile Aristotle, nuru ni miale inayotoka kwenye jicho la mwanadamu. Kupitia etha, dutu yenye uwazi inayojaza nafasi, miale hii huenea, na kumruhusu mtu kuona vitu.
Mwanafalsafa mwingine, Plato, alipendekeza kuwa jua ndilo chanzo cha mwanga duniani.
Mwanafalsafa na mwanahisabati Pythagoras aliamini kuwa chembechembe ndogo huruka kutoka kwa vitu. Kuingia kwenye jicho la mwanadamu, hutupatia wazo la mwonekano wa vitu hivi.
Licha ya kuonekana kuwa na ujinga, dhana hizi ziliweka msingi wa ukuzaji zaidi wa fikra.
Kwa hiyo, katika karne ya 17, mwanasayansi wa Ujerumani Johannes Kepleralionyesha nadharia karibu na mawazo ya Plato na Pythagoras. Kwa maoni yake, nuru ni chembe, au kwa usahihi zaidi, mkondo wa chembe zinazoenea kutoka kwa chanzo fulani.
Nadharia ya Newton's Corpuscular
Mwanasayansi Isaac Newton aliweka mbele nadharia iliyochanganya kwa kiasi fulani mawazo yanayokinzana kuhusu jambo hili.
Kulingana na dhana ya Newton, mwanga ni chembe ambayo kasi yake ya kusogea ni kubwa sana. Corpuscles huenea kwa njia ya homogeneous, kusonga kwa usawa na kwa mstatili kutoka kwa chanzo cha mwanga. Mtiririko wa chembe hizi ukiingia kwenye jicho, basi mtu huyo hutazama chanzo chake.
Kulingana na mwanasayansi, corpuscles walikuwa na ukubwa tofauti, kutoa hisia ya rangi tofauti. Kwa mfano, chembe kubwa huchangia ukweli kwamba mtu huona nyekundu. Aliteta jambo la kuakisi kwa mkondo wa mwanga kwa kurudi nyuma kwa chembe kutoka kwa kizuizi thabiti.
Mwanasayansi alieleza rangi nyeupe kwa mchanganyiko wa rangi zote za masafa. Hitimisho hili ndilo msingi wa nadharia yake ya utawanyiko, jambo ambalo aligundua mnamo 1666.
Nadharia za Newton zilipata ukubalifu mkubwa miongoni mwa watu wa wakati wake, zikifafanua matukio mengi ya macho.
Nadharia ya wimbi la Huygens
Mwanasayansi mwingine wa wakati huo, Christian Huygens, hakukubali kwamba nuru ni chembe. Aliweka mbele dhana ya mawimbi ya asili ya mwanga.
Huygens waliamini kwamba nafasi yote kati ya vitu na katika vitu vyenyewe imejaa etha, na mionzi nyepesi ni mapigo, mawimbi yanayoenea katika etha hii. Kila sehemu ya ether, ambayo hufikia mwangawimbi inakuwa chanzo cha kinachojulikana mawimbi ya sekondari. Majaribio ya kuingiliwa na mtengano wa mwanga yalithibitisha uwezekano wa maelezo ya wimbi la asili ya mwanga.
Nadharia ya Huygens haikutambuliwa sana wakati wake, kwani wanasayansi wengi walielekea kuzingatia nuru kuwa chembe. Hata hivyo, baadaye ilikubaliwa na kuboreshwa na wanasayansi wengi, kama vile Jung na Fresnel.
Maendeleo zaidi ya maoni
Swali la mwanga ni nini katika fizikia liliendelea kusumbua akili za wanasayansi. Katika karne ya 19, James Clerk Maxwell alianzisha nadharia kwamba mionzi ya mwanga ni mawimbi ya sumakuumeme ya masafa ya juu. Mawazo yake yalitokana na ukweli kwamba kasi ya mwanga katika ombwe ni sawa na kasi ya mawimbi ya sumakuumeme.
Mnamo 1900, Max Planck alianzisha neno "quantum" katika sayansi, ambalo hutafsiriwa kama "sehemu", "kiasi kidogo". Kulingana na Planck, mionzi ya mawimbi ya sumakuumeme haitokei mfululizo, lakini kwa sehemu, kwa kiasi.
Mawazo haya yalitengenezwa na Albert Einstein. Alipendekeza kuwa mwanga hautoi tu, bali pia kufyonzwa na kuenezwa na chembe. Ili kuzitaja, alitumia neno "photons" (neno hilo lilipendekezwa kwanza na Gilbert Lewis).
Uwili wa mawimbi ya chembe
Maelezo ya kisasa ya asili ya mwanga yanapatikana katika dhana ya uwili wa chembe-mawimbi. Kiini cha jambo hili ni kwamba maada inaweza kuonyesha sifa za mawimbi na chembe. Nuru ni mfano wa jambo kama hilo. Uchunguzi wa wanasayansi ambao wamekuja kwa maoni yanayoonekana kinyume ni uthibitisho wa asili mbili za mwanga. Mwanga ni chembe na wimbi kwa wakati mmoja. Kiwango cha udhihirisho wa kila moja ya mali hizi inategemea hali maalum ya kimwili. Katika hali fulani, mwanga huonyesha mali ya wimbi la umeme, kuthibitisha nadharia ya wimbi la asili yake, katika hali nyingine, mwanga ni mkondo wa corpuscles (photons). Hii inatoa sababu za kusema kuwa mwanga ni chembe.
Nuru ikawa jambo la kwanza katika historia ya fizikia, ambayo ilitambua uwepo wa uwili wa mawimbi ya mwili. Baadaye, sifa hii iligunduliwa katika masuala mengine kadhaa, kwa mfano, tabia ya mawimbi huzingatiwa katika molekuli na nukleoni.
Kwa muhtasari, tunaweza kusema kwamba mwanga ni jambo la kipekee, historia ya maendeleo ya mawazo ambayo ina zaidi ya miaka elfu mbili. Kulingana na uelewa wa kisasa wa jambo hili, nuru ina asili mbili, inayoonyesha sifa za mawimbi na chembe chembe.
