мини|266x266px|Дисперсија зрака беле светлости у троугластој призми. Долази до раздвајања дужих таласних дужина (црвено) и краћих таласних дужина (плаво).
Светлост је део спектра електромагнетног зрачења из опсега таласних дужина видљивих голим оком. Некад се каже и видљива светлост што би био плеоназам да се термин светлост не користи и у ширем смислу да означи електромагнетно зрачење било које таласне дужине (рецимо ултраљубичасти зраци, које човек не види голим оком, а који изазивају флуоресценцију разних материјала, често се називају црним светлом). Видљива светлост се обично дефинише као радијација у опсегу таласних дужина од око 400 нанометара (-{nm}-), или 400×10−9 -{m,}- до око 700 нанометара – између инфрацрвене (са дугачким таласним дужинама) у ултраљубичасте (са кратким таласним дужинама). Често се инфрацрвени и ултраљубичасти опсег такође називају светлом.
centar|250pxљубичаста380–450 -{nm}-плава450–495 -{nm}-зелена495–570 -{nm}-жута570–590 -{nm}-наранџаста590–620 -{nm}-црвена620–750 -{nm}-
Главни извор светлости на Земљи је Сунце. Сунце, као и друге звезде, у процесу термонуклеарне реакције ствара фотоне, један део тако насталих фотона, који су носиоци електромагнетног зрачења и светлости, ослобађа се са Сунца. Сунчева светлост пружа енергију коју зелене биљке користе да формирају шећере, често у облику глукозе, а ти шећери отпуштају енергију у жива бића која се њима хране. Процес фотосинтезе пружа виртуално сву енергију коју користе жива бића. Историјски, још један важан извор светлости за људе је била ватра, од античких логорских ватри до модерних керозинских лампи. Са развојем електричног светла и електроенергетских система, електрично осветљење је скоро потпуно заменило светлост ватре. Неке врсте животиња генеришу сопствену светлост, што се назива биолуминисценцијом. На пример, свици користе светлост да лоцирају парњаке, и лигње-вампири је користе да се сакрију од плена.
Примарна својства видљивог светла су интензитет, правац пропагације, спектар фреквенција или таласних дужина, и поларизација. Њена брзина у вакууму, 299,792,458 метра у секунди, је једна од фундаменталних константи природе. За видљиву светлост, као и све типови електромагнетне радијације (-{EMR}-), је експериментално утврђено да се увек крећу том брзином у вакууму.
У физици се термин светлост понекад односи на електромагнетну радијацију било које таласне дужине, независно од тога да ли је видљива. У том смислу, гама зраци, X-зраци, микроталаси и радио таласи су такође светлост. Попут свих типова светлости, видљива светлост се емитује и апсорбује у веома малим „пакетима“ званим фотони, и манифестује својства таласа и честица. То својство се назива таласно–корпускуларна дуалност. Изучавање светлости, познато као оптика, је значајна истраживачка област модерне физике.
Светлост - електромагнетно зрачење
Електромагнетно зрачење се састоји од великог броја честица-таласа које се називају фотони, а сваки фотон садржи одређену количину енергије.
Целокупни распон зрачења које настаје у свемиру називамо електромагнетни спектар.
Врсте електромагнетног зрачења
Врсте електромагнетног зрачења: гама зрачење (γ-зраци) рендгенско зрачење (X-зраци) ултраљубичасто зрачење видљиво зрачење (светлост) инфрацрвено зрачење микровално зрачење Радио-таласи
Електромагнетна зрачења међусобно се разликују једино фреквенцијом.
Светлост настаје када се електрични набоји крећу у електромагнетном пољу. Атом емитује светлост када је неки од његових електрона подстакнут додатном енергијом споља. Зрачење побуђених електрона представљамо таласом. Светлост мање енергије има мању фреквенцију, али већу таласну дужину, а она с више енергије има већу фреквенцију али мању таласну дужину. Таласна дужина = брзина светлости / фреквенција
Брзина светлости
мини|десно|680px|Цртежом је приказано време ширења светлости од Земље (лево) до Месеца (десно) које траје 1,255 секунди.
Брзина светлости у вакууму је тачно 299.792.458 -{m/s}- (приближно 186.282 миља у секунди). Фиксна вредност брзине светлости у СИ јединицама произилази из чињенице да је метар дефинисан на основу брзине светлости. Све форме електромагнетне радијације се крећу истом брзином у вакууму.
Пре првих научних покушаја мерења брзине светлости, у старој Грчкој код Хераклита и Емпедокла постојало је мишљење да је светлост некакво испаравање, или исијавање, али је постојала разлика између неких (као Емпедокло) који су мислили да се светлост креће тако брзо да ту брзину само није могуће мерити и других (као Аристотел) који су говорили да се светлост шири простором тренутно (бесконачно брзо).
После, у 17. веку мишљење да се светлост креће бесконачном брзином била је сумњива Галилеју и он је покушао, помоћу телескопа, да одреди брзину светлости, али је удаљеност од неколико километара, на коју је био поставио светиљке била је мала да се одреди брзина светлости. Више физичара је наставило у наредним вековима да покушава да измери брзину светлости. Дански физичар Оле Ремер је извео један рани експеримент мерења брзине светлости 1676. године. Користећи телескоп, Рøмер је посматрао кретање Јупитера и једног од његових сателита, Ио. Уочивши одступања у уоченом периоду Иове орбите, он је израчунао да је светлости потребно око 22 минута да пређе дијаметар Земљине орбите. Међутим, величина орбите није била позната у то време. Да је Рøмер знао дијаметар Земљине орбите, из његовог прорачуна би произашло да је брзина светлости 227.000.000 -{m/s}-.
Иполит Физо је 1849. године извео једно прецизније мерење брзине светлости. Физо је усмерио зрак светлости у огледало удаљено неколико километара. Ротирајући Зупчаник је постављен на путу светлосног зрака који се кретао од његовог извора до огледала и назад. Физо је утврдио да при одређеној брзини ротације, зрак пролази кроз један отвор на зупчанику на свом пут ка огледалу и кроз следећи отвор на повратку. Полазећи од растојања до огледала, броја зуба на зупчанику, и брзине ротације, Физеау је могао да израчуна брзину светлости као 313.000.000 -{m/s}-.
Леон Фуко је 1862. године извршио експеримент у коме су коришћена ротирајућа огледала и дошао је до вредности од 298.000.000 -{m/s}-. Алберт Абрахам Мајкелсон је спроводио експерименте одређивања брзина светлости од 1877 до своје смрти 1931. Он је рафинирао Фукове методе 1926. године користећи побољшана ротирајућа огледала да би измерио време које је неопходно да светлост направи повратно путовање од Монт Вилсон до Монт Сан Антонио у Калифорнији. Прецизна мерења су произвела вредност брзине од 299.796,000 -{m/s}-.
Ефективна брзина светлости у разним транспарентним супстанцама које садрже обичну материју, је мања од брзине у вакууму. На пример брзина светлости у води је око 3/4 брзине у вакууму.
Два независна тима физичара су довела светлост у „комплетан застој“ пропуштајући је кроз Бозе–Ајнштајнов кондензат елемента рубидијума, један тим је био са Харварда и Роуландовог института за науку у Камбриџу, Масачусетс, а други са Харвард–Смитсонијан центра за астрофизику, такође у Кембриџу. Међутим, популарни опис „заустављене“ светлости у тим експериментима се односи само на заустављање светлости у побуђеним стањима атома, и њено реемитовање након арбитрарног временског размака, након стимулације другим ласерским пулсом. Током времена у коме је светлост била „заустављена“, она је престала да буде светлост.
Оптика
Изучавање светлости и интеракција светлости и материје се назива оптика. Посматрање и проучавање оптичких феномена као што су дуге и аурора бореалис нуде мноштво наговештаја о природи светлости.
Рефракција
мини|250 px|Пример рефрактованог светла. Цевчица изгледа повијена услед рефракције светлости на прелазу из ваздуха у течност. мини|250px|Облак осветљен сунчевим светлом
Рефракција је савијање светлосних зрака при пролазу кроз површину између једног транспарентног материјала у други. То је описано Снеловим законом:
где је угао између зрака и нормале на површину у првом медијуму, је угао између зрака и нормале на површину у другом медијуму, а -{n}-1 и -{n}-2 су индекси рефракције, -{n}- = 1 у вакууму и -{n}- > 1 у транспарентној супстанци.
Када сноп светлости пролази кроз границу између вакуума и другог медијума, или између два различита медијума, таласна дужина светлости се мења, док фреквенција остаје иста. Ако зрак светлости није ортогоналан на границу, промена таласне дужине доводи до промене правца зрака. Та промена правца је позната као рефракција.
Рефрактивно својство сочива се често користи за манипулисање светлости да би се променила привидна величина_слике. Лупе, наочаре, контактна сочива, микроскопи и рефрактивни телескопи су примери примена таквих манипулација.
Боје
Људско око реагује само на врло ограничени распон таласаних дужина, на видљиву светлост. Међутим, оно одлично распознаје и врло мале разлике унутар тог распона. Те мале разлике називамо боје. Боје су дакле мале фреквенцијске разлике у подручју видљиве светлости. Најкраћу таласну дужину имају љубичаста и плава светлост, а најдужу црвена светлост.
Видљив део електромагнетног спектра је таласних дужина од 380 до 780 -{nm}- (нанометара), односно фреквенције (учестаности) од 4×1014 -{Hz}- до 7,9×1014 -{Hz}-.
Светлост истовремено испољава особине таласа и честица. Светлосна честица, квант, је фотон.
Основне карактеристике светлости, схваћене као таласа, су:
интензитет (пропорционалан амплитуди таласа) фреквенција, таласна дужина или боја поларизација
Таласна дужина светлости се доводи у везу са њеном фреквенцијом преко константе њене брзине:
При чему су:
Брзина светлости, константа Универзума - 299820 -{km / s}-
Таласна дужина, основна јединица - метар (-{m}-)
Фреквенција, основна јединица - херц (-{Hz, s}-−1)
Спектар видљивог зрачења чине: љубичаста боја (највећа фреквенција, најкраћа таласна дужина) плава боја зелена боја жута и наранџаста боја црвена боја (најнижа фреквенција, најдужа таласна дужина)
Бела светлост састављена је од континуираног низа свих боја видљивог спектра. У пракси под бојом неког тела можемо сматрати боју које тело рефлектује када је осветљено белом светлошћу, тј. тело ће бити обојено неком бојом ако му површина апсорбује белу светлост само на одређеном таласном подручју. Боја дакле зависи од фреквенције рефлектованог зрачења.
Бела површина је она која у једнакој мери рефлектује сва таласна подручја беле светлости.
Црна површина је она која у потпуности апсорбује белу светлост.
Сива површина у једнакој мери рефлектује сва вална подручја беле светлости, али их и деломично апсорбује.
Апсорпција светлости и боје
Вегетација апсорбује црвену и плаву светлост, а рефлектује зелену, па нам зато биљке изгледају зелено. Ствар која упија плаво, а рефлектује црвено изгледа нам црвена; она која упија црвену светлост, а рефлектује плаву је плава; која подједнако рефлектује светлост у свим бојама је бела или црна или сива. Нпр. ружа је црвена зато што се све боје осим црвене упијају унутар руже, а само се црвена боја рефлектује. Црно и бело су у основи исто, а разлика је само у количини рефлектоване светлости, а не у њиховој боји.
Све боје које се виде на Земљи се разликују само у таласној дужини сунчеве светлости коју најбоље рефлектују.
Краће се таласне дужине делотворније шире кроз ваздух него дуже таласне дужине. Небо је плаво зато што се кратке таласне дужине (плава светлост) највише шире.
Подела боја
Бела, црна и сива су ахроматске боје, а све остале боје су хроматске.
Основне карактеристике хроматских боја: тон (појам везан за име боје нпр. црвена, зелена) светлина (зависи од интензитета зрачења) засићеност (зависи од чистоће боје)