光的本质
光的本质是一种能引起视觉的电磁波,同时也是一种粒子(光子)。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。光的速度:光在真空中的速度为每秒30万千米。人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围为380~770nm。光分为人造光和自然光。
自身能够发光的物体称为光源。光源分冷光源和热光源;冷光源:指发光不发热(或发很低温度的热)。如萤火虫等;热光源:指发光发热(必须是发高温度的热)。如太阳等。光源可以分为三种。
第一种是热效应产生的光,太阳光就是很好的例子,此外蜡烛等物品也都一样,此类光随着温度的变化会改变颜色。
第二种是原子发光,荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光,此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩,所以彩色拍摄时我们需要进行相应的补正。
第三种是synchrotron发光,同时携带有强大的能量,原子炉发的光就是这种,但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会,所以记住前两种就足够了。
有实验证明光就是电磁辐射,这部分电磁波的波长范围约在红光的0.77微米到紫光的0.39微米之间。波长在0.77微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在0.39微米以下到0.04微米左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉,但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域,甚至X射线均被认为是光,而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。
光具有波粒二象性,即既可把光看作是一种频率很高的电磁波,也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。
光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义“米”的标准,并且约定光速严格等于299,792,458米/秒,此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来,随着实验精度的不断提高,光速的数值有所改变,米被定义为1/299,792,458秒内光通过的路程,光速用“c”来表示。
光是地球生命的来源之一。光是人类生活的依据。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒质。据统计,人类感官收到外部世界的总信息中,至少90%以上通过眼睛。
当一束光投射到物体上时,会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。 光线在均匀同等介质中沿直线传播。
光波,包括红外线,它们的波长比微波更短,频率更高,因此,从电通信中的微波通信向光通信方向发展,是一种自然的也是一种必然的趋势。
普通光:一般情况下,光由许多光子组成,在荧光(普通的太阳光、灯光、烛光等)中,光子与光子之间,毫无关联,即波长不一样、相位不一样,偏振方向不一样、传播方向不一样,就象是一支无组织、无纪律的光子部队,各光子都是散兵游勇,不能做到行动一致。
激光:激光光束中,所有光子都是相互关联的,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。
光反射时,反射角等于入射角,在同一平面,位于法线两边,且光路可逆行。光线从一种介质斜射入另一种介质中,会产生折射。如果射入的介质密度大于原本光线所在介质密度,则入射角小于折射角。反之,若小于,则入射角大于折射角。但入射角为0,则无论如何,折射角为零,不产生折射。但光折射还在同种不均匀介质中产生,理论上可以从一个方向射入不产生折射,但因为分不清界线且一般分好几个层次又不是平面,故无论如何看都会产生折射。如从在岸上看平静的湖水的底部属于第一种折射,但看见海市蜃楼属于第二种折射。凸透镜凹透镜这两种常见镜片所产生效果就是因为第一种折射。
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