כיום אופיו של האור (וקרינה אלקטרומגנטית בכלל) מתואר באופן הבסיסי והמדויק ביותר כפוטון בתורת האלקטרודינמיקה הקוונטית (QED), שהיא תורת שדות קוונטית העוסקת בכוחות אלקטרומגנטיים. תיאור זה של האור הוכח כמדויק עד כדי 10−12 (מיליונית של מיליונית) של הגדלים הנמדדים בניסויים.
באלקטרודינמיקה קוונטית כל חלקיק הוא גם גל (ראו דואליות גל-חלקיק וכן תורת שדות קוונטית), בהתאם לסוג הניסוי שמבצעים. הפוטון (חלקיק האור) הוא חלקיק יסודי מסוג בוזון כיול, הוא נושא את הכח האלקטרומגנטי, אך המטען החשמלי שלו שווה אפס. האלקטרודינמיקה הקוונטית מתארת את הקשרים בין הפוטון לחלקיקים יסודיים טעונים (לדוגמה אלקטרונים) בעיקר באמצעות חישובים של דיאגרמות פיינמן.
תיאורים אחרים של האור (תאוריות היסטוריות המתוארות בהמשך) גם הם נכונים, כאשר עוסקים במערכות גדולות בהרבה מגודל של אטום או בעלות אנרגיה נמוכה יותר, או אם מבצעים חישובים בדרגות דיוק שונות. לשימושים רבים באופטיקה, למשל, נוח לתאר את האור כגל אלקטרומגנטי המקיים את משוואות מקסוול בלבד. לתצפיות אסטרונומיות, משתמשים במשוואות מקסוול בצורה יחסותית. לתופעות שזירה או חקר מולקולות, משתמשים בתיאור האור כחלקיק/גל על פי תורת הקוונטים.
ניתן לראות את תכונותיו השונות של האור במספר ניסויים שונים:
האור כגל - בניסוי עקיפה, אור שעובר בסדק צר מתפזר לכל הכוונים כמו גל ים בסדק בין שוברי גלים סמוכים.
האור כחלקיק - בניסוי הפוטואלקטרי, אור בתדר מסוים הפוגע במתכת, גורם לפליטה של אלקטרונים באנרגיה מסוימת בלבד, השווה לאנרגיה של פוטון בודד. ההסבר שנתן אלברט איינשטיין לאפקט זה בשנת 1905 זיכה אותו בפרס נובל לפיזיקה בשנת 1921.
דואליות גל-חלקיק - ניתן בניסוי יחיד לראות את התנהגות האור כגל וכחלקיק: בניסוי שני הסדקים, אור מונוכרומטי (בעל תדר יחיד) עובר דרך שני סדקים צרים וקרובים זה לזה. מאחורי הסדקים מונח סרט צילום. על סרט הצילום מופיעה תבנית התאבכות, שהיא ביטוי לתכונות הגליות של האור. אולם כאשר מפחיתים את עוצמת האור תוך שמירה על התדר, מגיעים למצב בו חלקיקי האור נפלטים באופן בודד, ונקלטים על סרט הצילום עם אותה התבנית, תבנית התאבכות, כלומר חלקיק בודד מפגין תכונות של גל.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה