Sisältö
Kysymys siitä, kuinka valo kulkee avaruuden läpi, on yksi fysiikan monivuotisista mysteereistä. Nykyaikaisissa selityksissä se on aalto-ilmiö, joka ei tarvitse väliainetta, jonka kautta levitä. Kvantiteorian mukaan se toimii tietyissä olosuhteissa myös hiukkaskokoelmana. Useimmissa makroskooppisissa tarkoituksissa sen käyttäytymistä voidaan kuitenkin kuvata käsittelemällä sitä aallona ja soveltamalla aalto mekaniikan periaatteita sen liikkeen kuvaamiseksi.
Sähkömagneettiset tärinät
1800-luvun puolivälissä skotlantilainen fyysikko James Clerk Maxwell totesi, että valo on aalloissa kulkeva sähkömagneettisen energian muoto. Kysymys siitä, kuinka se onnistuu niin toimimaan ilman väliainetta, selitetään sähkömagneettisen värähtelyn luonteella. Kun ladattu hiukkanen värähtelee, se tuottaa sähköisen tärinän, joka indusoi automaattisesti magneettisen - fyysikot visuaalisesti näkevät nämä kohtisuorassa tasossa tapahtuvat värähtelyt. Parilliset värähtelyt etenevät lähteestä ulospäin; Niiden johtamiseen ei vaadita mitään väliainetta, paitsi universumin läpäisevää sähkömagneettista kenttää.
Valonsäde
Kun sähkömagneettinen lähde tuottaa valoa, valo kulkee ulospäin sarjana samankeskisiä palloja, jotka on sijoitettu lähteen värähtelyn mukaisesti. Valo kulkee aina lyhin polku lähteen ja määränpään välillä. Lähdestä määränpäähän vedettyä linjaa, joka on kohtisuora aallonrintamiin nähden, kutsutaan sädeksi. Kaukana lähteestä pallomaiset aallonrintamat hajoavat sarjoiksi yhdensuuntaisia juovia, jotka liikkuvat säteen suuntaan. Niiden etäisyys määrittelee valon aallonpituuden, ja sellaisten viivojen lukumäärä, jotka kulkevat tietyn pisteen tietyssä aikayksikössä, määrää taajuuden.
Valon nopeus
Valonlähteen värähtelytaajuus määrää syntyvän säteilyn taajuuden ja aallonpituuden. Tämä vaikuttaa suoraan aaltopaketin - tai yksikköä liikkuvien aaltojen purskeen - energiaan fyysikko Max Planckin 1900-luvun alkupuolella perustaman suhteen mukaisesti. Jos valo on näkyvissä, värähtelytaajuus määrää värin. Värähtelytaajuus ei kuitenkaan vaikuta valon nopeuteen. Tyhjiössä se on aina 299 792 kilometriä sekunnissa (186, 282 mailia sekunnissa), arvo, joka on merkitty kirjaimella "c". Einsteinsin suhteellisuusteorian mukaan mikään maailmankaikkeudessa ei kulje tätä nopeammin.
Taiteellinen ja sateenkaari
Valo kulkee väliaineessa hitaammin kuin tyhjössä, ja nopeus on verrannollinen väliaineen tiheyteen. Tämä nopeuden vaihtelu saa valon taipumaan kahden median rajapinnalla - ilmiötä, jota kutsutaan taiteeksi. Kulma, jossa se taipuu, riippuu kahden väliaineen tiheydestä ja tulevan valon aallonpituudesta. Kun läpinäkyvällä väliaineella tapahtuva valo muodostuu eri aallonpituuksista aallonrintamista, jokainen aallon etuosa taipuu eri kulmassa, ja tuloksena on sateenkaari.