ஒளி என்பது ஒருவகையான ஆற்றலாகும். இவ்வாற்றல் ஒரிடத்திலிருந்து, மற்றோர் இடத்திற்குப் பரவுகிறது. அறிவியல் அறிஞர்களால் முன்வைக்கப்பட்ட ஒளியைப் பற்றிய பல்வேறு கொள்கைகள் ஒளியின் தன்மையைப் பற்றி மட்டும் கூறாமல் ஒளிபரவும் முறை மற்றும் ஒளியினால் ஏற்படும் நிகழ்வுகளைப் பற்றியும் விளக்குகின்றன.
நுண்துகள் கொள்கை (Corpuscular theory)#
ஒளியைப்பற்றிய நுண்துகள் கொள்கையை சர் ஐசக் நியூட்டன் (Sir Isaac Newton) (1672) முன்மொழிந்தார். இதற்கு முன்னே, டெஸ்கார்ட்ஸ் (Descartes) (1637) ஒளி எதிரொளிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகலை விளக்குவதற்காக இக்கொள்கையைப் பரிந்துரைத்தார். இக்கொள்கையின்படி ஒளி மிகச்சிறிய, நிறையற்ற (புறக்கணிக்கத்தக்க சிறிய நிறை) மற்றும் முழு மீட்சியுறும் துகள்களாக உமிழ்ப்படுகின்றன. இவற்றுக்கு நுண்துகள்கள் (corpuscles) என்று பெயர்.
நுண்துகள்கள் மிகச்சிறியவை. எனவே, ஒளிமூலம் நீண்ட காலத்திற்கு ஒளியை உமிழ்ந்தாலும், அதன் நிறையில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் ஏதும் ஏற்படாது. நுண்துகள்கள் மிக வேகமாகச் சென்றால், அவை புவியீர்ப்பு விசையினால் எவ்வித பாதிப்பையும் அடையாது. மேலும், ஒரே ஒளிவிலகல் எண் கொண்ட சீரான ஊடகத்தில் நுண்துகள்களின் பாதை ஒரு நேர்கோடாகும். இந்த நுண்துகள்களின் இயக்க ஆற்றலே ஒளியின் ஆற்றலாகும். இந்த நுண்துகள்கள் விழித்திரையின்மீது மோதுவதால் பார்வை ஏற்படுகின்றது. வெவ்வேறு அளவுகள் கொண்ட நுண்துகள்கள் வெவ்வேறு வண்ணங்களைத் தோற்றுவிக்கின்றன. நுண்துகள்கள் இரண்டு ஊடகங்களைப் பிரிக்கும் தளத்தினை அடையும் போது, அவை ஈர்க்கப்படலாம் அல்லது விலக்கப்படலாம். ஊடகத்தினால் நுண்துகள்கள் விலக்கப்பட்டால் ஒளி எதிரொளிப்பும், ஈர்க்கப்பட்டால் ஒளிவிலகலும் ஏற்படுகின்றன.
ஒளியானது அடர்குறை ஊடகத்தில் வேகமாகவும், அடர்மிகு ஊடகத்தில் மெதுவாகவும் செல்வதற்கான காரணத்தை இக்கொள்கையால் விளக்கமுடியவில்லை. மேலும், குறுக்கீட்டு விளைவு, விளிம்பு விளைவு மற்றும் தளவிளைவு போன்ற நிகழ்வுகளையும் இக்கொள்கையால் விளக்கமுடியவில்லை.
அலைக்கொள்கை (Wave Theory)#
ஊடகத்தின் வழியாக ஒளி பரவுவதை விளக்குவதற்காகக் கிறிஸ்டியன் ஹைகன்ஸ் (Christian Huygens) (1678) அலைக்கொள்கையை முன்மொழிந்தார். இவரின் கொள்கையின்படி, ஒளி என்பது ஒளிமூலத்தினால் ஏற்படும் ஒரு மாறுபாடாகும். இம்மாறுபாடு வெளிமுழுவதும் நிரம்பியுள்ள ஓர் ஊடகத்தின் வழியே இயந்திர அலையான நெட்டலை வடிவில் பரவுகிறது எனவும், இயந்திர அலை பரவுவதற்கு ஊடகம் அவசியம். எனவே, ஈதர் (ether) என்ற ஊடகம் வெளிமுழுவதும் பரவியுள்ளது எனவும் யூகித்துக்கொண்டார். ஒளி எதிரொளிப்பு, ஒளிவிலகல், குறுக்கீட்டு விளைவு மற்றும் விளிம்பு விளைவு போன்ற ஒளியின் விளைவுகளை அலைக்கொள்கை நன்கு விளக்கியது.
பின்பு, வெளிமுழுவதும் பரவியுள்ள ஈதர் ஊடகத்தைப்பற்றிய இவர் கொள்கை தவறு என்று நிரூபிக்கப்பட்டது. எனவே, வெற்றிடத்தின் வழியே ஒளி எவ்வாறு பரவுகின்றது என்பதையும் இக்கொள்கையினால் விளக்க முடியவில்லை. மேலும், ஒளியின் தளவிளைவையும் இக்கொள்கையினால் விளக்க முடியவில்லை. ஏனெனில், தளவிளைவு என்பது குறுக்கலைகளின் பண்பாகும்.
மின்காந்த அலைக்கொள்கை (Electromagnetic wave theory)#
ஒளி, குறுக்கலை வடிவில் பரவும் மின்காந்த ஆற்றலை சுமந்துசெல்லும் மின்காந்த அலை என்று மேக்ஸ்வெல் (Maxwell) (1864) நிரூபித்தார். மேலும், மின்காந்த அலை பரவுவதற்கு எவ்வித ஊடகமும் தேவையில்லை என்றும் இவரால் நிரூபித்துக் காட்ட முடிந்தது. ஒளியின் அனைத்து நிகழ்வுகளையும் இக்கொள்கை வெற்றிகரமாக நிரூபித்தது.
இருப்பினும், இக்கொள்கைகளால் ஒளி மற்றும் பருப்பொருளுக்கு இடையே ஏற்படும் இடைவினையை; அதாவது, ஒளிமின் விளைவு (Photoelectric effect) மற்றும் காம்ப்டன் விளைவு (Compton effect) போன்றவற்றை விளக்க முடியவில்லை.
குவாண்டம் கொள்கை (Quantum theory)#
ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் (Albert Einstein) (1905), மேக்ஸ் பிளாங் (1900)-ன் கருத்துகளை உறுதிப்படுத்தும் விதமாக, ஒளிமின் விளைவை விளக்கினார். (அலகு 8இல் படிக்க உள்ளீர்கள்) ஒளிமின் விளைவின்படி, ஒளியானது ஃபோட்டான் வடிவில் பருப்பொருளின்மீது மோதி, பருப்பொருளிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை உமிழச் செய்கிறது. ஃபோட்டான் என்பது தனித்தனி ஆற்றல் கற்றைகளாகும். ஒவ்வொரு ஃபோட்டானும் பெற்றுள்ள ஆற்றல் E ஆகும். அதாவது,
$$E = h\nu \qquad (7.1)$$இங்கு, h என்பது பிளாங்க் மாறிலியாகும். (Planck’s constant) ($h = 6.625 \times 10^{-34} \text{ Js}$) மற்றும் $\nu$ என்பது மின்காந்த அலையின் அதிர்வெண்ணைக் குறிக்கிறது.
அலைப்பண்பு மற்றும் துகள் பண்பு இரண்டு பண்புகளையும் ஒருங்கே பெற்றுள்ள ஒளியின் இப்பண்பிற்கு, இரட்டைப்பண்பு என்று பெயர். ஒளி பரவும்போது அலையாகவும், பருப்பொருளுடன் இடைவினை புரியும்போது துகளாகவும் செயல்படுகின்றது என்று முடிவு செய்யப்படுகிறது.