Các lý thuyết lịch sử về ánh sáng, theo trình tự thời gian

Descartes
René Descartes (1596–1650) cho rằng ánh sáng là đặc tính cơ học của vật thể phát sáng, bác bỏ “dạng” của Ibn al-Haytham và Witelo cũng như “loài” của Bacon, Grosseteste và Kepler. [34] Năm 1637, ông công bố lý thuyết về khúc xạ ánh sáng, giả định rằng ánh sáng truyền đi nhanh hơn trong môi trường dày đặc hơn là trong môi trường ít đặc hơn. Descartes đưa ra kết luận này bằng cách tương tự với hành vi của sóng âm thanh. [Cần dẫn nguồn] Mặc dù Descartes không chính xác về tốc độ tương đối, nhưng ông đã đúng khi cho rằng ánh sáng hoạt động giống như sóng và kết luận rằng sự khúc xạ có thể được giải thích bằng tốc độ của ánh sáng trong các phương tiện khác nhau.

Descartes không phải là người đầu tiên sử dụng phép loại suy cơ học nhưng vì ông khẳng định rõ ràng rằng ánh sáng chỉ là đặc tính cơ học của vật thể phát sáng và môi trường truyền dẫn, lý thuyết về ánh sáng của Descartes được coi là khởi đầu của quang học vật lý hiện đại.

Pierre Gassendi.
Pierre Gassendi (1592–1655), một nhà nguyên tử học, đã đề xuất một lý thuyết về hạt của ánh sáng được công bố sau những năm 1660. Isaac Newton đã nghiên cứu công trình của Gassendi khi còn nhỏ và thích quan điểm của ông hơn lý thuyết về hội nghị toàn thể của Descartes. Ông tuyên bố trong Giả thuyết về ánh sáng năm 1675 của mình rằng ánh sáng bao gồm các tiểu thể (hạt vật chất) được phát ra theo mọi hướng từ một nguồn. Một trong những lập luận của Newton chống lại bản chất sóng của ánh sáng là sóng được biết là có thể uốn cong quanh các chướng ngại vật, trong khi ánh sáng chỉ truyền theo đường thẳng. Tuy nhiên, ông đã giải thích được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng (đã được Francesco Grimaldi quan sát thấy) bằng cách cho phép một hạt ánh sáng có thể tạo ra một sóng cục bộ trong aether.

Lý thuyết của Newton có thể được sử dụng để dự đoán sự phản xạ của ánh sáng, nhưng chỉ có thể giải thích sự khúc xạ bằng cách giả định không chính xác rằng ánh sáng được gia tốc khi đi vào một môi trường đặc hơn vì lực hấp dẫn lớn hơn. Newton đã xuất bản phiên bản cuối cùng của lý thuyết của mình trong Opticks năm 1704. Danh tiếng của ông đã giúp lý thuyết hạt ánh sáng tiếp tục lắc lư trong thế kỷ 18. Lý thuyết hạt của ánh sáng đã khiến Laplace lập luận rằng một vật thể có khối lượng lớn đến mức ánh sáng không thể thoát ra khỏi nó. Nói cách khác, nó sẽ trở thành cái mà bây giờ được gọi là lỗ đen. Laplace đã rút lại đề xuất của mình sau đó, sau khi lý thuyết sóng của ánh sáng được thiết lập vững chắc như là mô hình cho ánh sáng (như đã được giải thích, cả lý thuyết về hạt hay sóng đều không hoàn toàn đúng). Bản dịch bài luận của Newton về ánh sáng xuất hiện trong Cấu trúc quy mô lớn của không-thời gian, của Stephen Hawking và George F. R. Ellis.

Thực tế là ánh sáng có thể bị phân cực lần đầu tiên được Newton giải thích một cách định tính bằng cách sử dụng lý thuyết hạt. Étienne-Louis Malus vào năm 1810 đã tạo ra một lý thuyết hạt toán học về sự phân cực. Jean-Baptiste Biot năm 1812 đã chỉ ra rằng lý thuyết này giải thích tất cả các hiện tượng phân cực ánh sáng đã biết. Lúc đó sự phân cực được coi là bằng chứng của lý thuyết hạt.