Luz através dos tempos: Grécia Antiga para Maxwell
O estudo da luz tem sido um tema importante no estudo da matemática e da física desde os tempos da Grécia antiga até os dias atuais. Este estudo tem por vezes sido altamente matemático na natureza, enquanto em outros momentos ele tem mais relevância para outras disciplinas científicas.
Neste artigo vamos dar uma olhada na ampla do tema, mas vamos seus aspectos mais matemáticos ênfase.
As idéias gregos sobre a filosofia natural, e, em particular sobre a natureza da luz, iria influenciar o mundo há dois mil anos. Empédocles , no século V aC, postulou que tudo era composto de quatro elementos; fogo, ar, terra e água. Ele acreditava que Aphrodite fez o olho humano dos quatro elementos e que ela acendeu o fogo nos olhos que brilhava fora da visão do olho possível fazer. Agora, é claro que isso fosse verdade se podia ver à noite, para Empédocles sabia que as coisas estavam um pouco mais complicado do que isso e postulou uma interação entre os raios dos olhos e raios de uma fonte, como o sol.
Nem todos acreditavam que a visão foi explicado por um feixe proveniente do olho. Lucrécio escreveu em Sobre a natureza do Universo (55 aC):
- A luz eo calor do sol; estes são compostos de átomos de minutos que, quando são empurrou fora, não perder tempo em tiroteio em frente ao espaço intermédio de ar na direção transmitida pelo empurrão.
Apesar desta visão notavelmente precisas, as opiniões de Lucrécio não eram geralmente aceites e da vista ainda era visto como emana do olho.
Muito antes de Lucrécio, Euclides tinha feito um estudo matemático da luz. Ele escreveu Optica em cerca de 300 aC em que ele estudou as propriedades da luz que ele postulou viajou em linhas retas. Ele descreveu as leis da reflexão e estudá-los matematicamente. Ele fez questão de vista sendo o resultado de um raio a partir do olho, pois ele pergunta como se fecha uns olhos, em seguida, abre-los à noite se vê as estrelas imediatamente. É claro que se o feixe do olho viaja infinitamente rápido isto não é um problema. Em cerca de 60 AD Heron fez a observação interessante que quando a luz é refletida por um espelho que se desloca ao longo do caminho de menor comprimento. Ptolomeu , cerca de 80 anos depois de Heron , estudaram a luz em seu trabalho astronômico. Através de medições precisas da posição das estrelas, ele percebeu que a luz é refratada pela atmosfera.
O maior avanço nos tempos antigos foi feita por al-Haytham por volta de 1000 dC. Ele argumentou que a visão é devida somente a luz que entra no olho de uma fonte externa e não há feixe do próprio olho. Ele deu uma série de argumentos para apoiar esta reivindicação, o mais persuasivo sendo a câmara escura, ou a câmera pinhole. Aqui a luz passa através de um resplendor pinhole em uma tela onde uma imagem invertida é observado. Quem visitar Edimburgo, na Escócia, deve ir para ver a câmara escura lá perto do topo da Royal Mile e se maravilhar com o quão eficaz a câmara obscura é neste agradável atração turística.
Agora al-Haytham argumentou muito corretamente que vemos objetos porque os raios do sol de luz, que ele acreditava ser fluxos de minúsculas partículas que viajam em linhas retas, são refletidas pelos objetos em nossos olhos. Ele entendido que a luz tem de viajar a uma grande velocidade, mas finito, e que a refracção é causado pela velocidade de ser diferente em diferentes substâncias. Ele também estudou os espelhos esféricos e parabólicos, e entendeu como refração por uma lente permitirá que as imagens sejam focados e ampliação ocorra. Ele entendeu matematicamente por um espelho esférico produz aberração.
Estudiosos europeus que seguiram al-Haytham não sabia de sua obra. Não foi amplamente disponíveis na Europa até o último trimestre do 16 º século. No entanto, sem fazer grandes avanços sobre os gregos, alguns europeus fez algumas melhorias. Grosseteste , por volta de 1220, salientou a importância das propriedades da luz para a filosofia natural e por sua vez, defendeu usando a geometria para estudar a luz. Ele apresentou as teorias da cor, no entanto, que têm pouco mérito. Roger Bacon , cerca de 50 anos mais tarde, continuou a seguir seu professor Grosseteste em acreditar na importância do estudo da luz e ele veio com algumas conclusões corretas deduzidas a partir de experiências realizada de uma forma muito científica. Ele acreditava que a velocidade da luz é finita, estudou lentes convexas e defendeu seu uso para corrigir a visão com defeito. Quase ao mesmo tempo em Roger Bacon estava trabalhando em ótica na Inglaterra, Witelo estava estudando espelhos e refração da luz e escreveu suas descobertas em Perspectiva que foi um texto padrão em óptica por vários séculos.
Seguindo essa houve uma melhor compreensão do uso de uma lente, e até 1590 Zacharius Jensen mesmo usado lentes compostas em um microscópio. A primeira pessoa a fazer um significativo passo em frente depois do tempo de al-Haytham , no entanto, foi Kepler no início da 17 th século. Kepler trabalhou em ótica, e veio com a primeira teoria matemática correta da câmara obscura. Ele também deu a primeira explicação correta de como o olho humano funciona, com uma imagem de cabeça para baixo formada na retina. Ele explicou corretamente shortsight e Longsight. Ele deu o resultado importante que a intensidade de luz observada a partir de uma fonte varia inversamente com o quadrado da distância do observador a partir da fonte. Ele estava errado, no entanto, ao argumentar que a velocidade da luz é infinita. Ele publicou seus resultados foram publicados em suplementos para Witelo, na parte óptica da astronomia (1604). Na verdade uma descoberta importante tinha sido feito antes por Thomas Harriot , quando ele descobriu a lei seno de refração da luz em 1601, mas ele não pode publicar o resultado.
Kepler trabalho 's foi um bom pedaço de matemática, mas as pessoas não acreditavam que o olho criou uma imagem de cabeça para baixo sobre a retina. O argumento de que não observar o mundo de cabeça para baixo parecia convincente. Apenas cerca de cinco anos após a publicação de Kepler trabalho 's, Galileu construiu um telescópio, seguindo as idéias de Hans Lippershey, da Holanda, que tinha construído um em relação ao ano anterior. Galileo virou o seu telescópio para Júpiter em 1610 e observou suas quatro grandes luas. Thomas Harriot na Inglaterra observou as luas de Júpiter, no mesmo ano. Em 1611 Kepler publicou Dioptrice que foi outro importante trabalho em óptica. É descrito como um poderia colocar lentes juntos para dar o que hoje é chamado de lente de telefoto. Ele também descreveu reflexão interna total, mas não conseguiu dar a lei correta da refração da luz, Harriot resultado 's sendo desconhecido para Kepler (ou qualquer outra pessoa), embora os dois tinham correspondido.
Willebrord Snell descobriu a lei seno de refração da luz em 1621, mas, como Harriot , ele não pode publicar o resultado. O primeiro a publicar a lei era Descartes em 1637. Em estava contido em La Dioptrique publicado como um suplemento para Discours de la método despeje bien conduire sa raison et chercher la vérité dans les ciências. Descartes e Fermat realizado em uma discussão após esta publicação e Fermat inicialmente assumido que haviam chegado a uma lei diferente, uma vez que tinha começado a partir de pressupostos diferentes. Fermat propôs que a luz segue o caminho que leva o menor tempo, permitindo Snell lei 's de refração para ser deduzida matematicamente . Outras contribuições ao redor desta vez por Descartes era sua crença no argumento matemático por Kepler , que mostrou que a imagem formada na retina do olho deve ser de cabeça para baixo. Ele realizou um experimento com o olho de um boi morto, raspando a retina e vendo que, na verdade a imagem era de cabeça para baixo. Alguns de Descartes reivindicações 'eram falaciosos como sua crença de que a velocidade da luz é infinita. Ele afirmou, em vez tolamente, que ele apostou sua filosofia sobre esse fato. Veja para obter detalhes sobre por que Descartes era tão fortemente convencido.
Em 1647 Cavalieri publicada uma contribuição importante para a óptica quando deu a relação entre a curvatura de uma lente fina e a sua distância focal. Inspirado pelo Kepler descobertas 's na luz, James Gregory tinha começado a trabalhar em lentes e em Optica Promota (1663) descreveu o primeiro telescópio de reflexão prática agora chamado telescópio gregoriano. Na verdade Gregory fez uma descoberta fundamental sobre a luz de alguns anos mais tarde, enquanto em St Andrews. Ele descobriu difração, deixando passar a luz através de uma pena, mas ele não foi o primeiro a investigar esse fenômeno como Grimaldi havia estudado alguns anos antes. Aqui está Gregory description 's:
- Deixe-nos os raios do sol por um pequeno buraco para uma casa escura, e no local do furo uma pena ( o mais delicado e branco o melhor para este fim ) , e deve encaminhar a uma parede ou papel oposto branco a ele uma série de pequenos círculos e elipses ( se não me engano eles não ) dos quais um é um pouco branco ( a saber, o do meio, que fica em frente ao sol ) e todo o resto solidariamente colorido. Eu ficaria feliz em ouvir o senhor deputado Newton pensamentos dela 's.
A referência a Newton nos traz para a pessoa que revolucionou a pensar na luz. Estamos agora olhando para o último terço do 17 º século, um período em que as principais teorias sobre a luz seria apresentada. Estes resultaram das contribuições de Huygens , Hooke e Newton e duas teorias opostas foram apoiados. Na década de 1660 Gassendi tinha avançado a teoria de partículas, o que sugere que a luz era composta de um fluxo de partículas minúsculas, enquanto Descartes sugeriu que o espaço foi preenchido com "plenário" que transmitiu a pressão de uma fonte de luz para o olho. A teoria das ondas por Huygens e Hooke foi um desenvolvimento de Descartes idéias ", onde agora eles propostas que a luz ser uma onda através do plenário, enquanto Newton apoiou a teoria de que os raios de luz foram compostas de minúsculas partículas. Vamos primeiro examinar Newton grande contribuição 's.
Quando Newton experimentou com a passagem de luz através de um prisma triangular de vidro em volta de 1666 era bem conhecido que um espectro de cores foi produzido. Havia uma explicação padrão deste, ou seja, que a pura luz enquanto estava de alguma forma corrompida de passagem através do vidro. Quanto mais ele teve que viajar no vidro as mais ele foi corrompido, daí as cores diferentes que surgiram. Newton realizou um experimento muito simples. Ele colocado um segundo prisma triangular no caminho dos raios de luz coloridos emergentes a partir do primeiro prisma triangular, mas ele colocar o segundo prisma outro caminho que é que está no seu ponto. Os raios de luz coloridos entrou nesta segunda prisma e um único raio de luz branca emergiu.
Agora tendo passado pelas duas prismas a luz tinha passado através de uma maior distância de vidro do que se tivesse acabado de passar um, e ele deve ter sido ainda mais corrompido, mas não foi. A verdadeira explicação era claro para Newton . A luz branca não era puro como se acreditava, era composta de luz de diferentes cores que se combinaram para dar a luz branca. Agora Newton usou a sua compreensão de cores para projetar telescópios que tinham como aberração cromática pouco quanto possível. Ele agora entendia o que causou a aberração cromática, as franjas coloridas visto rodada objetos vistos através de um telescópio. Era quase que uma conseqüência necessária de usar lentes. Para evitar o problema Newton projetou um telescópio refletor.
Em 1672, Newton publicou sua teoria da cor nas Philosophical Transactions, da Royal Society e em que ele deu evidência experimental de que a luz é composta por minúsculas partículas. Alguns anos antes, um outro membro da Royal Society, Robert Hooke , havia publicado uma teoria ondulatória da luz e da sua própria teoria das cores. Ele reagiu a Newton papel 's, afirmando que o que era original no papel estava errado e que era correto no papel foi roubado dele. Em Nakajima discute o Newton - Hooke controvérsia de 1672:
- Ele não foi suficientemente enfatizado que existiam dois tipos de teoria modificação de cores, Aristóteles teoria modificação 's ea Descartes - Hooke teoria modificação. Esta parece ter causado alguma confusão na interpretação da controvérsia óptica entre Newton e Hooke em 1672. Nós apresentar uma nova interpretação da controvérsia óptica de 1672.
O efeito do argumento era impedir Newton publicar sua teoria completa de luz, até depois da morte de Hooke em 1703. Deve-se ressaltar, no entanto, que Newton vista 's fez sofrer alterações entre 1672 e da publicação de Óptica em 1704.
Agora Hooke não era a única pessoa a argumentar contra a teoria da luz de Newton. Huygens estava desenvolvendo sua teoria ondulatória da luz neste momento e por 1678 ele tinha que funcionou em todos os seus detalhes matemáticos, embora ele não publicou seu tratado sobre a luz até 1690 . Assim como Newton , um interesse em telescópios havia solicitado Huygens para tentar entender a natureza da luz. Ele propôs uma teoria das ondas, mas é claro que uma onda tem de viajar através de um meio tão Huygens modelo 'incluiu um éter onipresente que transporta a onda. Isso é similar à maneira que as ondas sonoras viajam. As ondas sonoras viajam no ar e se um sino é colocado em um vácuo, então nada é ouvido. Da mesma forma, acreditava-se, as ondas de luz necessária do éter através do qual a viajar. Era uma teoria bem trabalhado e explicou a maioria dos fenômenos observados de luz, tais como reflexão, refração, difração etc.
Depois de Hooke a morte de, Newton publicou Opticks em 1704. Ele discutiu a teoria da luz e cor e lidou com as investigações das cores de folhas finas, ' Newton 'anéis' s, e a difração da luz. Para explicar algumas de suas observações Newton tinha a argumentar que os corpúsculos de luz criado ondas no éter. No entanto, o trabalho argumentou fortemente para uma teoria corpuscular da luz, com o argumento mais revelador é que a luz viaja em linha reta ainda ondas são vistas a dobrar em uma região de sombra. Havia uma possível maneira de distinguir entre Newton "teoria corpuscular s e Huygens 'teoria ondulatória. No primeiro teoria foi necessário para a luz viajar mais rápida num meio mais denso, enquanto que no último luz teoria necessária para viajar mais lentamente.
Na verdade, a velocidade da luz tinha sido calculado por Römer um par de anos antes Huygens tinha completado a trabalhar fora de sua teoria ondulatória. Em 1676 Römer usado dados dos eclipses das luas de Júpiter para conseguir o primeiro valor razoável para a velocidade da luz. Ele percebeu que a razão pela qual o tempo entre eclipses das luas de Júpiter pelo planeta foi menor quando a Terra no mesmo lado do sol, como Júpiter e tornou-se mais quando a Terra e Júpiter moveu-se para os lados opostos do Sol deveu-se ao tempo necessário para luz a cruzar o aumento da distância. Ele calculou a velocidade como 225,000 km por segundo, mais do que o valor correto de 299.792 km por segundo, mas foi um feito notável e uma prova definitiva de que a velocidade da luz é finita. No entanto distinguir entre a teoria das ondas e da teoria corpuscular com experimentos sobre a velocidade foram bastante impossível neste momento. Não seria até 1850 que Foucault mostrou que a luz viajou mais lentamente na água do que no ar mostrando que Newton estava errado.
Durante o 18 º século mais opinião ficou do lado de Newton . Ele tinha razão em muitas coisas que era geralmente aceite que ele deve estar certo sobre corpuscular ser de luz. Nem todos no 18 th século concordaram, no entanto, e quando Euler publicou seu trabalho sobre ótica Nova theoria Lucis et colorum em 1746 ele argumentou fortemente para uma teoria ondulatória da luz. Difração foi o fenômeno mais difícil de explicar com uma teoria corpuscular, e Euler usou para sustentar sua teoria ondulatória. Ele argumentou fortemente para uma analogia entre luz e som e, consequentemente, para o éter que transportou as ondas de luz como o ar carrega ondas sonoras. O sol, disse Euler , é "um sino tocando a luz". Euler teoria 's foi de fato a segunda versão de sua teoria ondulatória da luz e detalhes de ambas as teorias são considerados.
Pouco progresso foi feito entre Newton 's Opticks de 1704 e Euler 'trabalho óptico s. Talvez o mais significativo foi o cálculo da velocidade da luz em 1727. Este ainda era um método astronômico de James Bradley, mas Bradley utilizado observações da aberração da luz das estrelas. Esta é a ligeira alteração aparente nas posições de estrelas causadas pelo movimento anual da Terra. Vale a pena notar que o trabalho de Bradley fornecida primeira evidência direta de que a Terra gira em torno do sol.
Euler o apoio da teoria das ondas fez pouco para mudar a crença geral na teoria corpuscular. Em Hakfoort estuda a obra de Nicolas Béguelin de 1772:
- Béguelin comparou a teoria da emissão de Newton da luz e da teoria da onda Leonhard Euler . Enquanto outros optaram por uma das duas teorias, invocando argumentos ou autoridades, Béguelin fez uma busca sistemática de experimentos que ele esperava resolver o diferendo. Duas destas experiências foram mais original. O primeiro, que o próprio Béguelin realizada, os raios de luz em causa pastando uma superfície de vidro. Por várias razões, não teve o impacto que merecia. O segundo foi um experimento de pensamento que estava destinado a ilustrar um princípio importante da teoria de onda, ou seja, a analogia entre luz e som. ... Nenhum deles trouxe o debate para um fim.
No entanto Thomas Young produziu uma importante peça de evidência em favor da teoria das ondas, quando ele realizou experimentos sobre a interferência de luz entre 1797 e 1799, em Cambridge. Jovem colocada uma tela com dois furos nele na frente de uma fonte pontual de luz. Ele publicou seus resultados em 1801, descrevendo o padrão de faixas escuras e claras visto na tela atrás dos furos. Ele produziu estes padrões de interferência também usando duas fendas e ele explicou os resultados usando a teoria das ondas. Na verdade, ele foi mais longe do que isso, explicando Newton 's resultados em termos de sua teoria das ondas. As diferentes cores de luz, disse Young, são diferentes comprimentos de onda da luz. Ele relatou a quantidade de refração da luz, ou de difracção da luz, para o seu comprimento de onda. De acordo com Young, franjas de difracção de ocorrer como um resultado de interferência entre a onda incidente e a onda resultante a partir da borda de uma abertura ou corpo de difração. Ele até calculou os comprimentos de onda das diferentes cores usando Newton próprios dados experimentais 's. Sua explicação de interferência, a partir de suas próprias palavras, de 1807, é a seguintes:
- O meio do padrão é sempre luz, e as faixas luminosas de cada lado são a tais distâncias que a luz vinda a eles a partir de uma das aberturas deve ter passado através de um espaço mais do que aquela que vem do outro por um intervalo que é igual à largura de um, dois, três, ou mais dos supostos comprimentos de onda, enquanto que os espaços intermédios escuras correspondem a uma diferença de meio comprimento de onda deveria, de um ano e meio, de dois anos e meio, ou mais.
Esta descrição é absolutamente correto, mas foi difícil para as pessoas aceitarem. Há algo de muito definitivamente contraditório ao afirmar que dois raios de luz pode, sob certas condições, adicione a dar escuridão. Devemos notar que Young fez outras descobertas notáveis sobre a luz, em particular, ele percebeu que a visão de cores foi devido ao olho tendo receptores cada um dos quais era sensível a uma das três cores vermelho, verde ou azul.
Dois cientistas que contribuíram para o entendimento de que a luz pode ser polarizada quando refletida de uma superfície foram Malus e Brewster. Malus descoberta da polarização da luz por reflexão "s foi publicado em 1809 e sua teoria da dupla refração da luz em cristais foi publicado em No ano seguinte. Malus óptica geométrica transformado no estudo de linhas retas e sua reflexão e refração em superfícies, veja para mais detalhes. Publicação de Brewster em 1811 deu o que hoje é conhecido como a lei de Brewster, ou seja, que a polarização máximo de um feixe de luz ocorre quando se atinge a superfície de um meio transparente de modo que o raio refratado faz um ângulo de 90 ° com o raio refletido.
Linhas escuras no espectro de luz tinha sido observada pela primeira vez em 1802 por William Wollaston, mas a explicação correta deles teve que esperar alguns anos até que uma investigação mais aprofundada por Joseph von Fraunhofer que mediu as posições exatas de mais de 500 dessas linhas.
Um grande triunfo da teoria ondulatória da luz veio através do trabalho de Fresnel . Ele não parece ser ter tido conhecimento das teorias de onda de Huygens , Euler ou jovem, mas funcionou sua própria teoria de onda. O experimento ele realizou que o convenceu de que sua teoria estava correta onda era colocar uma pequena obstrução em um caminho de luz e examinar os padrões de difração formados na sombra. Em 1817, os franceses Académie des Sciences proposto como tema prêmio para o Grand Prix 1819 uma teoria matemática para explicar difração. Fresnel escreveu um artigo que dá a base matemática para a sua teoria ondulatória da luz e, em 1819, a comissão, com Arago como presidente, e Incluindo Poisson , Biot e Laplace se reuniram para considerar seu trabalho.
Foi uma comissão que não estava bem disposto com a teoria ondulatória da luz, a maioria acreditar no modelo corpuscular. No entanto Poisson foi fascinado pelo modelo matemático que Fresnel propôs e conseguiu calcular alguns dos integrais para encontrar outras conseqüências. Ele escreveu :
- Deixe a luz paralelo colidir com um disco opaco, torno sendo perfeitamente transparente. O disco lança uma sombra - é claro -, mas o centro da sombra será brilhante. Sucintamente, não há escuridão em qualquer lugar ao longo da perpendicular central por trás um disco opaco ( exceto imediatamente atrás do disco ).
Esta foi uma previsão notável, mas Arago pediu que Poisson 's previsões baseadas em Fresnel "modelo matemático s ser testado. Na verdade, o ponto luminoso foi visto estar lá exatamente como previa a teoria. Arago afirmou em seu relatório sobre Fresnel entrada 's para o prêmio aos Académie des Sciences:
- Um de seus comissários, M Poisson , tinha deduzido a partir das integrais relatadas por [ Fresnel ] o resultado singular que o centro da sombra de uma tela circular opaco deve, quando os raios penetram lá às incidências que são apenas um pouco mais oblíquo, ser tão iluminado como se não existisse a tela. A conseqüência foi submetido ao teste de experiência direta, e observação tem perfeitamente confirmado o cálculo.
Fresnel foi premiado com o Grand Prix e seu trabalho era um forte argumento para a teoria da luz. onda transversal Fresnel e Arago , posteriormente, realizou uma nova obra, explicando polarização da luz com a sua teoria. Na década de 1820 e 1830 difração foi estudada por um número de cientistas; Fraunhofer publicou sua teoria em 1823, enquanto 12 anos mais tarde Airy matematicamente calculado o padrão de difração produzido por uma abertura circular. Os próximos grandes avanços foram devido a Faraday e Maxwell e, de certa forma estes completaram o entendimento "clássico" de luz. Por "clássico" aqui nós significava pré-relatividade ea teoria pré-quântica. Vamos estudar a evolução da teoria da relatividade era quantum em um artigo separado; veja Luz através da idades: Relatividade e era quântica. Antes de passarmos a olhar para Faraday e Maxwell 's principais contribuições vamos examinar brevemente algumas outras contribuições do meio da 19 th século.
Fizeau, em 1849, foi a primeira pessoa a calcular a velocidade da luz sem a utilização de um método astronómicas. Ele usou uma roda giratória com 720 dentes para quebrar um feixe de luz em uma série de pulsos. Um espelho que reflete parcialmente enviado alguma luz através da roda, enquanto alguns passavam. A luz que passou através da roda foi enviado em uma jornada de 17,3 km antes de ser refletida de volta para interferir com a luz que tinha passado através do espelho refletindo parcialmente. Ele descobriu que levou 0,00056 segundo para fazer a 17,3 km viagem e ele calculou uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo, com um erro de 1000 km por segundo. No ano seguinte Foucault utilizado o método espelho rotativo para calcular a velocidade da luz no ar e na água, achando que a velocidade foi mais lento na água. A teoria ondulatória da luz era agora completamente estabelecido. Em 1860, Bunsen e Kirchhoff observado linhas escuras no espectro de uma fonte de luz passaram embora substâncias ardentes. Estas foram linhas de absorção, como tinha sido observada no espectro solar por Wollaston e Fraunhofer anterior.
Faraday não se tem as habilidades matemáticas necessárias, mas seu trabalho foi crucial para permitir que Maxwell para desenvolver uma teoria matemática sofisticada baseada no entendimento de que Faraday tinha trazido para o estudo da eletricidade, magnetismo, gravidade e luz. Em 1845 Faraday estudaram o efeito de um campo magnético em luz polarizada no plano. Descobriu-se agora que é chamado de Faraday efeito, ou seja, que se um feixe de luz é transmitida através de uma substância que polariza que, em seguida, o plano de polarização é rodado por um campo magnético paralelo ao raio de luz. Em 1846, Faraday deu uma palestra na Royal Institution no qual ele apresentou sua visão de que há uma unidade das forças da natureza. Ele propôs que as linhas de força elétrica e magnética associados com átomos poderia fornecer o meio pelo qual as ondas de luz foram propagadas:
- O ponto de vista que eu sou tão ousado para levar adiante considera radiação como uma alta espécies de vibração nas linhas de força que são conhecidos para ligar partículas, e também massas de matéria juntos. Ela se esforça para demitir o éter, mas não as vibrações.
Faraday idéias 's forneceu a base sobre a qual Maxwell construiu sua teoria eletromagnética matemática. Um dos Maxwell primeiras contribuições 's para a luz foi a criação da primeira fotografia colorida em 1861. Ele baseou sua idéia sobre o entendimento de Thomas Young da visão de cores. Jovem tinha mostrado que a visão de cores foi devido ao olho com três tipos de receptores de cada tipo sensível a uma das três cores primárias vermelho, verde ou azul. Maxwell levou três fotografias em preto e branco de uma fita tartan, um através de um filtro vermelho , um através de um filtro verde e uma através de um filtro azul. Em uma reunião da Royal Institution, com Faraday na platéia, Maxwell projetada as três imagens, a imagem feita com o filtro vermelho que está sendo projetada com luz vermelha e da mesma forma que os outros. As três imagens foram projetadas em cima uns dos outros para criar uma imagem de cor da fita tartan na tela.
Em 1862 Maxwell percebeu que fenômenos eletromagnéticos estão relacionados à tona quando ele descobriu que viajavam na mesma velocidade. Ele escreveu em On Lines Física da Força:
- Dificilmente podemos evitar a inferência de que a luz consiste nas ondulações transversais do mesmo meio que é a causa dos fenômenos elétricos e magnéticos.
Em 1864 Maxwell escreveu um artigo no qual ele afirmou :
- Esta velocidade é tão próxima que a da luz que parece que temos fortes motivos para concluir que a própria luz ( incluindo calor radiante e outras radiações ) é uma perturbação eletromagnética na forma de ondas propagadas através do campo eletromagnético de acordo com as leis eletromagnéticas.
As quatro equações diferenciais parciais, agora conhecido como Maxwell 's equações que descrevem completamente a teoria eletromagnética clássica apareceu em forma plenamente desenvolvida em Maxwell 's papel Eletricidade e Magnetismo (1873). Planck , que fez um dos próximos grandes breakthoughts descritos no Luz através das idades: Relatividade e era quântica , disse, por ocasião do centenário de Maxwell nascimento 's em 1931, que esta teoria:
... Continua a ser para sempre um dos maiores triunfos do esforço intelectual humano.
Referências (49 livros / artigos)
