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我們知道地球在不停地跟隨太陽圍繞銀河系中心轉。而光從太陽當時所處位置發出後,地球會遠離該位置的
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  • 1 # 居正仁然

    一種傳播方式。光源之所以發出光,是因為光源中原子、分子的運動,主要有三種方式:熱運動、躍遷輻射(包括自發輻射和受激輻射),以及物質內部帶電粒子加速運動時所產生的光輻射。前者為生活中最常見的,第二種多用於鐳射、第三種是同步輻射光與切倫科夫輻射的產生原理。

    簡言之,光是沿直線傳播的,光的傳播也不需要任何介質。但是,光在介質中傳播時,由於光受到介質的相互作用,其傳播路徑會發生偏折,產生反射與折射的現象。另外,根據廣義相對論,光在大質量物體附近傳播時,由於受到該物體強引力場的影響,光的傳播路徑也會發生相應的偏折。

    光的科學

    光是一種人類眼睛可以見的電磁波(可見光譜)。在科學上的定義,光有時候是指所有的電磁波譜。光是由一種稱為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動性,或稱為波粒二象性。

    光可以在真空、空氣、水等透明的物質中傳播。光的速度:真空中的光速是宇宙中最快的速度,在物理學中用c表示。

    光在真空中1s能傳播299792458m,也就是說,真空中的光速為c=2.99792458×10^8m/s。在其他各種介質的速度都比在真空中的小。空氣中的光速大約為2.99792000×10^8m/s。在我們的計算中,真空或空氣中的光速取為c=3×10^8m/s.(最快,極限速度)光在水中的速度比真空中小很多,約為真空中光速的3/4;光在玻璃中的速度比在真空中小的更多,約為真空中光速的2/3。如果一個飛人以光速繞地球執行,在1s的時間內,能夠繞地球執行7.5圈;太陽發出的光,要經過8min到達地球,如果一輛1000km/h的賽車不停地跑,要經過17年的時間才能跑完從太陽到地球的距離。

    人類肉眼所能看到的可見光只是整個電磁波譜的一部分。電磁波之可見光譜範圍大約為390~760nm(1nm=10^-9m=0.000000001m),

    光是人類眼睛可以看見的一種電磁波,也稱可見光譜。在科學上的定義,光是指所有的電磁波譜。光是由光子為基本粒子組成,具有粒子性與波動性,稱為波粒二象性。光可以在真空、空氣、水等透明的物質中傳播。對於可見光的範圍沒有一個明確的界限,一般人的眼睛所能接受的光的波長在380~760nm之間。人們看到的光來自於太陽或藉助於產生光的裝置,包括白熾燈泡、熒光燈管、鐳射器、螢火蟲等。因為光是人類生存不可或缺的物質,光的成語非常多,也有同名的歌曲。有人也說光是暗物質的波動。

    光的奧秘

    蘇格蘭物理學家詹姆士·克拉克·麥克斯韋——19世紀物理學界的巨人之一的研究成果問世,物理學家們才對光學定律有了確定的瞭解。從某些意義上來說,麥克斯韋正是邁克爾·法拉第的對立面。法拉第在試驗中有著驚人的直覺卻完全沒有受過正式訓練,而與法拉第同時代的麥克斯韋則是高等數學的大師。他在劍橋大學上學時擅長數學物理,在那裡艾薩克·牛頓於兩個世紀之前完成了自己的工作。

    牛頓發明了微積分。微積分以“微分方程”的語言來表述,描述事物在時間和空間中如何順利地經歷細微的變化。海洋波浪、液體、氣體和炮彈的運動都可以用微分方程的語言進行描述。麥克斯韋抱著清晰的目標開始了工作——用精確的微分方程表達法拉第革命性的研究結果和他的立場。

    麥克斯韋從法拉第電場可以轉變為磁場且反之亦然這一發現著手。他採用了法拉第對於力場的描述,並且用微分方程的精確語言重寫,得出了現代科學中最重要的方程組之一。它們是一組8個看起來十分艱深的方程式。世界上的每一位物理學家和工程師在研究生階段學習掌握電磁學時都必須努力消化這些方程式。

    隨後,麥克斯韋向自己提出了具有決定性意義的問題:如果磁場可以轉變為電場,並且反之亦然,那若它們被永遠不斷地相互轉變會發生什麼情況?麥克斯韋發現這些電—磁場會製造出一種波,與海洋波十分類似。令他吃驚的是,他計算了這些波的速度,發現那正是光的速度!在1864年發現這一事實後,他預言性地寫道:“這一速度與光速如此接近,看來我們有充分的理由相信光本身是一種電磁干擾。”

    這可能是人類歷史上最偉大的發現之一。有史以來第一次,光的奧秘終於被揭開了。麥克斯韋突然意識到,從日出的光輝、落日的紅焰、彩虹的絢麗色彩到天空中閃爍的星光,都可以用他匆匆寫在一頁紙上的波來描述。今天我們意識到整個電磁波譜——從電視天線、紅外線、可見光、紫外線、X射線、微波和γ射線都只不過是麥克斯韋波,即振動的法拉第力場。根據愛因斯坦的相對論,光在路過強引力場時,光線會扭曲。

    2012年心海時空《光時空》中論述到;在光的世界人類是無法觀測超光速物質,光是人類能知的極限速度物,也只是因為這一點,光造成了人類的世界。

    普通光

    一般情況下,光由許多光子組成,在熒光(普通的太Sunny、燈光、燭光等)中,光子與光子之間,毫無關聯,即波長不一樣、相位不一樣,偏振方向不一樣、傳播方向不一樣,就象是一支無組織、無紀律的光子部隊,各光子都是散兵遊勇,不能做到行動一致。

    光遇到水面、玻璃以及其他許多物體的表面都會發生反射(Reflection)。例:垂直於鏡面的直線叫做法線;入射光線與法線的夾角叫做入射角;反射光線與法線的夾角叫做反射角。在反射現象中,反射光線、入射光線和法線都在同一個平面內;反射光線、入射光線分居法線兩側;反射角等於入射角。這就是光的反射定律(Reflection law)。如果讓光逆著反射光線的方向射到鏡面,那麼,它被反射後就會逆著原來的入射光的方向射出。這表明,在反射現象中,光路是可逆的。反射在在物理學中分為兩種:鏡面反射和漫反射。鏡面反射發生在十分光滑的物體表面(如鏡面)。兩條平行光線能在反射物體上反射過後仍處於平行狀態。凹凸不平的表面(如白紙)會把光線向著四面八方反射,這種反射叫做漫反射。大多數反射現象為漫反射。

    光線從一種介質斜射入另一種介質時,傳播方向發生偏折,這種現象叫做光的折射(Refraction)。折射光線與法線的夾角叫折射角。如果射入的介質密度大於原本。

    星光

    光線所在介質密度,則折射角小於入射角。反之,若小於,則折射角大於入射角。若入射角為0,折射角為零,屬於反射的一部分。但光折射還在同種不均勻介質中產生,理論上可以從一個方向射入不產生折射,但因為分不清界線且一般分好幾個層次又不是平面,故無論如何看都會產生折射。如從在岸上看平靜的湖水的底部屬於第一種折射,但看見海市蜃樓屬於第二種折射。凸透鏡凹透鏡這兩種常見鏡片所產生效果就是因為第一種折射。在折射現象中,光路是可逆的。

    鐳射

    鐳射鐳射光束中,所有光子都是相互關聯的,即它們的頻率(或波長)一致、相位一致、偏振方向一致、傳播方向一致。鐳射就好像是一支紀律嚴明的光子部隊,行動一致,因而有著極強的戰鬥力。這就是為什麼許多事情鐳射能做,而Sunny、燈光、燭光不能做的主要原因。

    光源種類

    光源可以分為三種。

    第一種

    是熱效應產生的光,太Sunny就是很好的例子,此外蠟燭等物品也都一樣,此類光隨著溫度的變化會改變顏色。

    第二種

    是原子發光,熒光燈燈管內壁塗抹的熒光物質被電磁波能量激發而產生光,此外霓虹燈的原理也是一樣。原子發光具有獨自的基本色彩。

    第三種

    是同步加速器(Synchrotron)發光,同時攜帶有強大的能量,原子爐發的光就是這種,但是我們在日常生活中幾乎沒有接觸到這種光的機會。

    光的色散

    光的色散複色光分解為單色光的現象叫光的色散。牛頓在1666年最先利用三稜鏡觀察到光的色散,把白光分解為彩色光帶(光譜)。色散現象說明光在媒質中的速度(或折射率n=c/v)隨光的頻率而變。光的色散可以用三稜鏡,衍射光柵,干涉儀等來實現。

    白光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各種色光組成的叫做複色光。紅、橙、黃、綠等色光叫做單色光。

    色散:複色光分解為單色光而形成光譜的現象叫做光的色散。色散可以利用稜鏡或光柵等作為“色散系統”的儀器來實現。複色光進入稜鏡後,由於它對各種頻率的光具有不同折射率,各種色光的傳播方向有不同程度的偏折,因而在離開稜鏡時就各自分散,形成光譜(dispersion of light)

    介質折射率隨光波頻率或真空中的波長而變的現象。當複色光在介質介面上折射時,介質對不同波長的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分離。1672年,牛頓利用三稜鏡將太Sunny分解成彩色光帶,這是人們首次作的色散實驗。通常用介質的折射率n或色散率dn/dλ與波長λ的關係來描述色散規律。任何介質的色散均可分正常色散和反常色散兩種。

    複色光分解為單色光而形成光譜的現象.讓一束白光射到玻璃稜鏡上,光線經過稜鏡折射以後就在另一側面的白紙屏上形成一條彩色的光帶,其顏色的排列是靠近稜鏡頂角端是紅色,靠近底邊的一端是紫色,中間依次是橙黃綠藍靛,這樣的光帶叫光譜.光譜中每一種色光不能再分解出其他色光,稱它為單色光.由單色光混合而成的光叫複色光.自然界中的太Sunny、白熾電燈和日光燈發出的光都是複色光.在光照到物體上時,一部分光被物體反射,一部分光被物體吸收。透過的光決定透明物體的顏色,反射的光決定不透明物體的顏色。不同物體,對不同顏色的反射、吸收和透過的情況不同,因此呈現不同的色彩。

    Sunny

    比如一個黃色的光照在一個藍色的物體上,那個物體顯示的是黑色,因為藍色的物體只能反射藍色的光,而不能反射黃色的光,所以把黃色光吸收了,就只能看到黑色了。但如果是白色的話,就反射所有的色。

    光的實質:原子核外電子得到能量 躍遷到更高的軌道上 這個軌道不穩定 還要躍遷回來 躍遷回來釋放出的就是一個光子 就是以光的形式向外發出能量 躍遷的能級不同 釋放出來的能量不同 光子的波長就不同 光的顏色就不一樣了。

    光到底是什麼?是一個值得研究,和必需研究的問題。當今物理學院就已經又達到了一個瓶頸,即相對論與量子論的衝突,光的本質是基本微粒還是像聲音一樣的波(若是波又在什麼介質中傳播)對未來研究具有指導性作用。

    目前比較合理的觀點是光既是一種粒子同時又是一種波,具有波粒二象性,就像水滴和水波的關係。

    基本特性

    所有的光,無論是自然光或人工室內光,都有其特徵:

    1.明暗度:明暗度表示光的強弱。它隨光源能量和距離的變化而變化。

    2.方向:只有一個光源,方向很容易確定。而有多個光源諸如多雲天氣的漫射光,方向就難以確定,甚至完全迷失。

    3.色彩:光隨不同的光的本源,並隨它穿越的物質的不同而變化出多種色彩。自然光的色彩與白熾燈光或電子閃光燈作用下的色彩不同,而且Sunny本身的色彩,也隨大氣條件和一天時辰的變化而變化。

    光的應用

    能源(清潔能源)、電子(電腦、電視、投影儀等)、通訊(光纖)、醫療保健(γ光刀、B超儀、光波房、光波發汗房、X光機)等。

    Sunny

    光的研究歷史和力學一樣,在古希臘時代就受到注意,光的反射定律早在歐幾里得時代已經聞名,但在自然科學與宗教分離開之前,人類對於光的本質的理解幾乎再沒有進步,只是停留在對光的傳播、運用等形式上的理解層面。( 另,歷史告訴我們,古中國早在戰國初期,墨學創始人墨子便發現了光的反射定律,建立了中國的光學體系。)十七世紀,對這個問題已經開始存在“波動學說”和“粒子學說”兩種聲音:荷蘭物理學家惠更斯在1690年出版的《光論》一書中提出了光的波動說,推匯出了光的反射和折射定律,圓滿的解釋了光速在光密介質中減小的原因,同時還解釋了光進入冰洲石時所 產生的雙折射現象;而英國物理學家牛頓則堅持光的微粒說,在1704年出版的《光學》一書中他提出,發光物體發射出以直線運動的微粒子,微粒子流衝擊視網膜就引起視覺,這也能解釋光的折射與反射,甚至經過修改也能解釋格里馬爾迪發現的“衍射”現象。十九世紀,英國物理學家麥克斯韋引入位移電流的概念,建立了是電磁學的基本方程,創立了光的電磁學說,透過證明電微波在真空中傳播的速度等於光在真空中傳播的速度,從而推匯出光和電磁波在本質上是相同的,即光是一定波長的電磁波。二十世紀,量子理論和相對論相繼建立,物理學由經典物理進入了現代物理學。

    1905年美國物理學家愛因斯坦提出了著名的光電效應,認為紫外線在照射物體表面時,會將能量傳給表面電子,使之擺脫原子核的束縛,從表面釋放出來,因此愛因斯坦將光解釋成為一種能量的集合——光子。1925年,法國物理學家德布羅意又提出所有物質都具有波粒二象性的理論,即認為所有的物體都既是波又是粒子,隨後德國著名物理學家普朗克等數位科學家建立了量子物理學說,將人類對物質屬性的理解完全展拓了。綜上所述,光的本質應該認為是“光子”,它具有波粒二相性。但這裡的波的含義並不是如聲波、水波那樣的機械波,而是一種統計意義上的波,也就是說大量光子的行為所體現的波的性質。同時光具有動態質量,根據愛因斯坦質能方程可算出其質量。

    光與眼睛

    光與眼的關係

    光是電磁輻射的一種形式,而可見光僅僅是電磁輻射中的一小部分,其亮度和顏色能夠被人眼所感知到。光就是人眼能夠感知到的電磁輻射,其波長範圍大約在380 nm至780 nm。可見輻射的光譜範圍沒有非常精確的界限,因人眼對光譜靈敏度曲線為視網膜接收到的輻射功率以及觀測者的視覺靈敏度存在一定的影響。

    眼睛是一種光學系統,能夠在視網膜上產生影象。它由各種不同的部分組成,包括角膜、水狀體、虹膜、晶狀體以及玻璃體等,使眼睛能夠針對以105係數變化的照明水平簡單而快速地做出反應。眼睛能夠感知的最小照度為10-12勒克斯(相當於夜空中黯淡的星光)。

    為了能夠感知到光,人眼中包含了兩種感光器:

    * 錐狀細胞使我們能夠看到各種顏色(”明視覺”),波長555 nm的黃綠光譜區域,其靈敏度最高(天然光曲線V (I)。

    * 靈敏度極高的桿狀細胞使我們看到的是黑白的畫面(”夜間視覺”),在波長l = 507 nm的綠光光譜區域,其靈敏度最高(夜間視覺曲線V’(I) )。

    光的波長

    描述 光的波長範圍

    紫外線輻射 – C (UV-C) 100 – 280 nm

    紫外線輻射 – B (UV-B) 280 – 315 nm

    紫外線輻射 – A (UV-A) 315 – 380 nm

    可見光 380 – 780 nm

    紅外線 A (IR-A) 780 nm – 1.4 μm

    紅外線 B (IR-B) 1.4 – 3 μm

    紅外線 C (IR-C) 3 μm – 1 mm

    漢語詞語

    基本資料

    拼音:guāng

    注音:ㄍㄨㄤ

    部首:兒 

    筆畫數:6 

    結構:上下結構 

    造字法:會意;從小、從兀 

    字意五行:火 

    吉凶寓意:吉 

    姓名學:姓,常用字 

    五筆:iqb 

    筆順編號:243135 

    筆順讀寫:豎捺撇橫撇折彎勾

    由來: “光”在甲骨文中,上面是一蓬火,下面像一個跪坐的人,整體有點像頂著礦燈的礦工,這個字令人十分不解,為什麼是一個人頂著一蓬火呢?這可能是古代的一個侍女頂著火燭給主人照亮,也可能是形象地讓火長出四肢,成為一個火精靈,它停駐哪裡,哪裡就有光明,或者說,這個字本身畫的是一盞燈。無論如何解釋,我們都很容易理解:這個字就是“光明”的意思。

    釋義

    (1)(名)通常指照耀在物體上、使人能看見物體的那種物質;如太Sunny、燈光、月光等。可見光是波長7。7×10…5釐米到4×10…5釐米的電磁波。此外還包括看不見的紅外光和紫外光。光在真空中的傳播速度每秒約三十萬公里。因為光是電磁波的一種;所以也叫光波;在一般情況下光沿直線傳播;所以也叫光線。參看〔紅外線〕、〔紫外線〕。

    (2)(名)景物:風~|春~明媚。

    (3)(名)光彩;榮譽:為國增~。

    (4)敬辭;表示光榮;用於對方來臨:~臨|~顧。

    (5)(動)光大:~前裕後。

    (6)(形)明亮:~明|~澤。

    (7)(形)光滑;光溜:磨~|這種紙很~。

    (8)(副)一點不剩;全沒有了;完了:精~|用~|把敵人消滅~。

    (9)(動)(身體)露著:~膀子|~著頭。

    (10)(副)只;單:任務這麼重;~靠你們兩個人恐怕不行。

    (11)(Guānɡ)姓。

    康熙字典

    〔古文〕炗

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