Lyset kommer tilbake her i nord nå. Vi har hatt fantastisk lys de siste ukene, ettersom sollyset som kommer opp fra under horisonten brytes igjennom luften og gir fine rød-toner (rødt lys interagerer i mindre grad med molekylene i lufta og får gå uhindret gjennom atmosfæren, mens det blå lyset blir spredt). Mørket som ellers omgir oss gjør oss mer bevisst på lyset som tross alt er rundt oss, fra turgåeres hodelykter til glitrende stjerner. Og nå som vi har ferie gir det rom for refleksjon over hva lys er?

I begynnelsen skapte Gud himmelen og jorden.
 Jorden var øde og tom, mørke lå over dypet, og Guds ånd svevde over vannet. Da sa Gud: «Det skal bli lys!» Og det ble lys. Gud så at lyset var godt, og Gud skilte lyset fra mørket. Gud kalte lyset dag, og mørket kalte han natt. Og det ble kveld, og det ble morgen, første dag.

Når også bibelen i 1. Mosebok (takk til bibelen.no) starter med nettopp lyset skjønner vi at refleksjonen er universell.

Lys er fundamentalt sett energi, og denne energien blir spredt med elementærpartikkelen fotonet. Fotonet har ingen (hvile)masse, ingen ladning (men kan påvirkes av magnetiske og elektriske felt) og er stabilt. Fotonet kan beskrives som bølge (som kanskje faller oss mest naturlig med bølgelengder som svarer til farger og frekvenser), men også som partikler. Selv om dette er veldig fundamentalt er det knapt 100 år siden ordet foton kom i bruk, og selveste Albert Einstein var sentral i å ta i bruk foton-konseptet for å forstå det som på norsk har det klingende navnet svartlegemestråling (black body radiation). Svartlegemestråling er altså at selv helt svarte objekter vil sende ut noe stråling kontinuerlig så lenge temperaturen er over -273.15 grader celsius (0 K) på grunn av den termiske energien.

rhodopsin with retinal bound
Rhodopsin fra pdb-id 3ug9 med retinal bundet (røde kuler). Når retinal endrer konformasjon på grunn av lyset endrer vinklene seg i heliksene, og det signalet forplanter seg videre i nervesystemet vårt.

Men hvordan er det vi ser lys? Vi bruker rhodopsiner som binder retinal. Den energien som fotonet bærer med seg virker uendelig smått: 3.89499e-19 J Men det er nok til å få cis-retinal til å gå over til trans-retinal.

Cis-retinal endrer seg til trans-retinal når det kommer lys inn

Og det er det som skal til: ett foton som kommer seg til retinaen din, får ett cis-retinal molekyl til å gå over til trans-retinal, og det gir endringer i konformasjon til rhodopsin-proteinet som så forplanter seg videre i nervesystemet. I teorien er det nok med dette ene fotonet, men nervesystemet filtrerer ut en-foton glimt for å unngå for mye støy, så i praksis trenger vi 50-100 fotoner til å nå øyet (hvorav 5-10 når retinaen). [1]

Det får en til å tenke over hvor mange fotoner som blir frigjort når noe lager lys. Et stearinlys, som lyser med omtrent 1 candela styrke, frigjør ca 1.4 × 1019 fotoner hvert sekund. Og i teorien er det nok til å vises flere kilometer unna under ideelle forhold. [2]

Sola, vår enorme kjernereaktor, produserer 10 opphøyd i 45 fotoner hvert sekund! Slik at hvis du ser rett på sola er det fortsatt trillioner av fotoner som treffer pupillen din (anbefales ikke!).[3]

[1] https://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum/see_a_photon.html

[2]https://sky-lights.org/2014/05/19/qa-the-distance-from-which-a-candle-can-be-seen/

[3] https://www.thenakedscientists.com/forum/index.php?topic=69343.0