svetloba, pas elektromagnetnih valov z valovnimi dolžinami od 380 nm do 750 nm (1 nm = 10–9 m), ki ga vidi človeško oko (vidna svetloba); v širšem pomenu tudi druga območja elektromagnetnega spektra (ultravijolična oz. UV-svetloba, infrardeča oz. IR-svetloba, rentgenska svetloba). Bela svetloba je mešanica enakomerno zastopanih valovanj vseh valovnih dolžin v vidnem pasu. Približno ji ustreza sončna svetloba, ki jo lahko s prizmo razklonimo na sestavne dele, t. i. spektralne barve. V praznem prostoru (vakuumu) potuje svetloba premočrtno s svetlobno hitrostjo, ki je konstantna in je ena izmed naravnih konstant. Pri prehodu svetlobnega žarka iz ene snovi v drugo (npr. iz zraka v steklo) se spremenita hitrost in smer svetlobe. To izkoriščajo leče in prizme. Nastopijo pojavi, kot so uklon, lom in odboj, značilni za valovanja; pri tem se sestavine z razl. valovno dolžino razl. vedejo (disperzija). Medtem ko valovne lastnosti svetlobe (npr. uklon, lom, interferenco in polarizacijo svetlobe) pojasnimo z valovno naravo svetlobe (po Ch. Huygensu), pa fotoefekt in Comptonov pojav nakazujeta na delčno naravo svetlobe (kvantna teorija). Svetlobo oddajajo atomi v določenih najmanjših možnih energijskih »obrokih«; imenujemo jih svetlobni kvanti ali fotoni. Za opis narave svetlobe sta enako potrebna tako opis z valovno kakor tudi z delčno naravo svetlobe (dualizem, komplementarnost).
Kratek pregled: svetloba Vidna svetloba je le ozek pas v širokem spektru elektromagnetnih valovanj. Sevanje gama, rentgensko sevanje in ultravijolična svetloba na eni ter infrardeča svetloba, mikrovalovi in radijski valovi na drugi strani sodijo v isto družino; med seboj se razlikujejo le po valovni dolžini oz. frekvenci. Čeprav lahko zelo natančno merimo številne količine v zvezi s svetlobo, pa njene narave ne znamo natančno pojasniti. Vprašanje, ali je svetloba tok delcev ali valovanje, je bilo stoletja predmet spora med naravoslovci. Zdaj pravimo, da svetloba ni niti eno niti drugo, temveč nekaj tretjega, s tem da vsebuje lastnosti obeh; opišemo jo lahko le s kvantno mehaniko. Svetloba se izseva ali absorbira v majhnih obrokih in se tako vede kakor tok delcev. Pri interferenci, uklonu in lomu se v nasprotju vede kakor valovanje. Tudi medij, po katerem se v vakuumu širi svetloba, je bil v prejšnjem stoletju predmet številnih sporov in je za nazorno predstavo popolnoma tuj. Svetloba se širi s hitrostjo, ki je neodvisna od gibanja svetila ali opazovalca. Albert Einstein je spoznanja o hitrosti svetlobe združil v posebni relativnostni teoriji in pri tem ugotovil, da je svetlobna hitrost (pribl. 300.000 km/s) hitrostna meja za vsa telesa z maso in celo za prenos signalov. Svetloba nastane, ko atom odda energijo. Poenostavljeno prikazano obkrožajo elektroni atomsko jedro na določenih tirnicah z ustreznimi energijskimi stanji, ki si jih je mogoče zamisliti kot stopnice. Če elektron z absorpcijo svetlobe prejme ustrezno energijo, lahko izleti iz atoma ali pa preskoči na višji energijski nivo. Pri preskoku elektrona z višjega energijskega nivoja na nižjega se izseva svetlobni kvant (foton), ki je, odvisno od razlike energije med obema stanjema, lahko v vidnem ali nevidnem delu spektra. Vidna, ultravijolična in rentgenska svetloba izvirajo iz procesov, ki se odvijajo v elektronskih lupinah atomov ali molekul, gama svetloba pa iz podobnih procesov v notranjosti atomskih jeder. Pri seštevanju dveh valovanj nastopi interferenca. Pri tem nastane novo valovanje. Če imata obe prvotni valovanji enako valovno dolžino in sta v fazi, ustvarita intenzivnejše valovanje z večjo amplitudo. Če se vrh enega valovanja stalno pokriva z dolino drugega, govorimo o faznem premiku 180°. Tedaj je vsota obeh valovanj ves čas nič in valovanji se med seboj izničita (destruktivna interferenca). Valovni pogled na svetlobo pojasnjuje številne svetlobne pojave, kot npr. uklon. Interferenca nastopa tudi pri drugih valovanjih, kot npr. pri valovanju na vodni gladini. Svetloba različnih valovnih dolžin povzroči v očesu drugačen občutek barve. Tako je svetloba z valovno dolžino 750 nm temnordeča, z valovno dolžino 400 nm pa vijolična. Vmes ležijo vse spektralne barve, od rdeče, oranžne, rumene, zelene, modre do vijolične. Na dolgovalovni strani spektra sledijo človeku nevidna infrardeča svetloba, mikrovalovi in radijski valovi, na kratkovalovni pa ultravijolična, rentgenska in gama svetloba. Pojav, da se svetloba različne valovne dolžine na meji dveh sredstev različno lomi, imenujemo disperzija. Posledica je npr. mavrica, ki nastane, ko sončni žarki obsijejo vodne kapljice v atmosferi. Na njih se svetloba različnih valovnih dolžin (barv) različno močno lomi. Pot svetlobe v kapljici je za svetlobo različnih valovnih dolžin različna. Rdeči del v spektru sončne svetlobe se na meji kapljice lomi manj od modrega. Po odboju na notranji steni kapljice izstopi rdeča pod večjim kotom kakor modra. Do opazovalca pride rdeča svetloba iz tistih kapljic, ki so nekoliko više, in modra iz tistih, ki so niže. Obe in vse druge barve vidi opazovalec kot lok, katerega zunanja barva je rdeča, notranja pa vijolična. Če je kapljic veliko, sončna svetloba pa zelo močna, je glavni lok zelo intenziven, včasih pa poleg njega nastane še drugi. Ta je posledica dvakratnega odboja svetlobe na notranji površini kapljic. Vsebuje iste barve, le v obrnjenem vrstnem redu: vijolična in modra ležita na zunanji strani, rdeča pa na notranji. Z laserjem lahko ustvarijo tako ozek in gost snop svetlobe, da lahko z njim režejo centimeter debele jeklene plošče ali vanje vrežejo luknje. Laserska svetloba je sestavljena iz zelo dolgih fazno povezanih valovnih paketov; pravimo, da ima veliko koherenčno dolžino. V delčni sliki svetlobe si pakete predstavljamo kot veliko množico fotonov, povezanih v verigo. Laser si je utrl pot marsikam, od medicine do merilne tehnike. Avtor Richard Knerr
Dostopnost