光 -人眼可見電磁波譜

光是能量的一種傳播方式。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,第二種多用于雷射、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,由于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,由于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。

  • 中文名稱
  • 外文名稱
    light
  • 傳播速度
    3×10^8m/s=300000km/s
  • 傳播方向
    光在同一種均勻物質中沿直線傳播

肉眼可見

​人眼隻是對整個電磁波譜中的一小部分敏感。可見光隻組成了整個電磁波譜的一小部分。因為這個原因我們實際上隻看到了我們身邊東西的一小部分。想想做一個類比,隻能聽到鋼琴上的一個鍵或者管弦樂隊演奏的中音C兩邊的很少一部分。這就指出了我們隻用眼睛或光學望遠鏡看到的整個宇宙的部分的多少。

光

介紹

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。對于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。人們看到的光來自于太陽或借助于產生光的設備,包括白熾燈泡、熒光燈管、雷射器、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

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了解。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,在那裏艾薩克·牛頓于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。他採用了法拉第對于力場的描述,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麽情況?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幹擾。”

這可能是人類歷史上最偉大的發現之一。有史以來第一次,光的奧秘終于被揭開了。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射線都隻不過是麥克斯韋波,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。

光具有波粒二重性。

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,也隻是因為這一點,光造成了人類的世界。

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。極光(9張)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運行,在1s的時間內,能夠繞地球運行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隻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),

光分為人造光(如雷射)和自然光(如太陽光)。

自身發光的物體稱為光源,光源分冷光源和熱光源。如圖為人造光源。

夜空中的禮花

有實驗證明光就是電磁輻射,這部分電磁波的波長範圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺,但可以用光學儀器或攝影方法去量度和探測這種發光物體的存在。所以在光學中光的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領域,甚至X射線均被認為是光,而可見光的光譜隻是電磁光譜中的一部分。

人眼對各種波長的可見光具有不同的敏感性。實驗證明,正常人眼對于波長為555納米的黃綠色光最敏感,也就是這種波長的輻射能引起人眼最大的視覺,而越偏離555nm的輻射,可見度越小。

光具有波粒二象性,即既可把光看作是一種頻率很高的電磁波,也可把光看成是一個粒子,即光量子,簡稱光子。

光速取代了儲存在巴黎國際計量局的鉑製米原器被選作定義“米”的標準,並且約定光速嚴格等于299,792,458米/秒,此數值與當時的米的定義和秒的定義一致。後來,隨著實驗精度的不斷提高,光速的數值有所改變,米被定義為1/299,792,458秒內光通過的路程,光速用“c”來表示。

光是地球生命的來源之一。光是人類生活的依據。光是人類認識外部世界的工具。光是信息的理想載體或傳播媒質。

據統計,人類感官收到外部世界的總信息中,至少90%以上通過眼睛。

當一束光投射到物體上時,會發生反射、折射、幹涉以及衍射等現象。

光線在均勻同種介質中沿直線傳播。

光波,包括紅外線,它們的波長比微波更短,頻率更高,因此,從電通信中的微波通信向光通信方向發展,是一種自然的也是一種必然的趨勢。

普通光

一般情況下,光由許多光子組成,在熒光(普通的太陽光、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:垂直于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;反射角等于入射角。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,那麽,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于平行狀態。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于原本

星光

光線所在介質密度,則折射角小于入射角。反之,若小于,則折射角大于入射角。若入射角為0,折射角為零,屬于反射的一部分。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于第一種折射,但看見海市蜃樓屬于第二種折射。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

雷射

光學的新天地

雷射光束中,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。雷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。這就是為什麽許多事情雷射能做,而陽光、燈光、燭光不能做的主要原因。

雷射雷射

光源種類

光源可以分為三種。

第一種

是熱效應產生的光,太陽光就是很好的例子,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

復色光分解為單色光的現象叫光的色散。牛頓在1666年最先利用三棱鏡觀察到光的色散,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。光的色散可以用三棱鏡,衍射光柵,幹涉儀等來實現。

光的色散光的色散

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

色散:復色光分解為單色光而形成光譜的現象叫做光的色散。色散可以利用棱鏡或光柵等作為“色散系統”的儀器來實現。復色光進入棱鏡後,由于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,因而在離開棱鏡時就各自分散,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。當復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,牛頓利用三棱鏡將太陽光分解成彩色光帶,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的關系來描述色散規律。任何介質的色散均可分正常色散和反常色散兩種。

復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棱鏡上,光線經過棱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棱鏡頂角端是紅色,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復色光.自然界中的太陽光、白熾電燈和日光燈發出的光都是復色光.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。

陽光

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,因為藍色的物體隻能反射藍色的光,而不能反射黃色的光,所以把黃色光吸收了,就隻能看到黑色了。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。

光到底是什麽?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沖突,光的本質是基本微粒還是像聲音一樣的波(若是波又在什麽介質中傳播)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系。

基本特徵

所有的光,無論是自然光或人工室內光,都有其特征:

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:隻有一個光源,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,而且陽光本身的色彩,也隨大氣條件和一天時辰的變化而變化。

相關學說

光的電磁說

說明光在本質上是電磁波的理論。電磁輻射不僅與光相同,並且其反射、折射以及偏振之性質也相同)由麥克斯韋的理論研究表明,空間電磁場是以光速傳播。這一結論已被赫茲的實驗證實。麥克斯韋,在1865年得出了結論:光是一種電磁現象。按照麥克斯韋的理論c/v=√( ε* μ)

式中c為真空中的光速。ν為在介電常數為ε和導磁系數為μ的媒質中的光速,因為c/v=n(折射率),所有n=√( ε* μ)

這個關系式給出了物質的光學常數,電學常數和磁學常數之間的關系。當時從上述的公式中看不出n應隨著光的波長λ而改變,因而無法解釋光的色散現象。後來羅侖茲在1896年創立了電子論,從這一理論看,介電常數ε是依賴于電磁場的頻率,即依賴于波長而變的,從而搞清了光的色散現象。光的電磁理論能夠說明光的傳播、幹涉、衍射、散射、偏振等許多現象,但不能解釋光與物質相互作用中的能量量子化轉換的性質,所以還需要近代的量子理論來補充。

光的微粒說

關于光的本性的一種學說。17世紀曾為牛頓等所提倡。這種學說認為光由光源發出的微粒、它從光源沿直線行進至被照物,因此可以想像為一束由發光體射向被照物的高速微粒。這學說很直觀地解釋了光的直進及反射折射等現象,曾被普遍接受;直到19世紀初光的幹涉等現象發現後,才被波動說所推翻。1905年提出光是一種具有粒子性的實物(光子)。但這觀念並不摒棄光具有波動性質。這種關于光的波粒二象性的認識,是量子理論的基礎。

光的波動說

關于光的本性的一種學說。第一位提出光的波動說的是與牛頓同時代的荷蘭人惠更斯。他在17世紀創立了光的波動學說,與光的微粒學說相對立。他認為光是一種波動,由發光體引起,和聲一樣依靠媒質來傳播。這種學說直到19世紀初當光的幹涉和衍射現象被發現後才得到廣泛承認。19世紀後期,在電磁學的發展中又確定了光實際上是一種電磁波,並不是同聲波一樣的機械波。1888年德國物理學家赫茲用實驗證明了電磁波的存在,從此奠定了光的電磁理論。這一理論能夠說明光的傳播、幹涉、衍射、散射、偏振等許多現象。

光的波粒二象性

光電效應以及康普頓效應無可辯駁地證明了光是一種粒子,但是光的幹涉和光的衍射又表明光確實是一種波。光到底是什麽?光是一種波,同時也是一種粒子。光具有波粒二象性。這就是現代物理學的回答。

光的套用

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

陽光

光的研究歷史和力學一樣,在古希臘時代就受到註意,光的反射定律早在歐幾裏得時代已經聞名,但在自然科學與宗教分離開之前,人類對于光的本質的理解幾乎再沒有進步,隻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,推導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,微粒子流沖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裏馬爾迪發現的“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,通過證明電微波在真空中傳播的速度等于光在真空中傳播的速度,從而推導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。但這裏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

光與眼的關系

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圖像。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系數變化的照明水準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(相當于夜空中黯淡的星光)。

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 (l))。

* 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’ (l))。

如何看到圖像

光照到物體,物體反映在視網膜上,傳到腦中大腦把圖像處理後“扭回來”(這個比較搞笑)

光的波長

描述 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 mm

紅外線 B (IR-B) 1.4 – 3 mm

紅外線 C (IR-C) 3 mm – 1 mm

文字字義

【guāng】

光 light;ray;honor;merely;naked;scenery;smooth;

光guāng

〈名〉

(1)

(會意。甲骨文字形,“從火,在人上”。本義:光芒,光亮)

(2)

同本義 [light;ray]

光,明也。――《說文》

光,晃也,晃晃然也。亦言廣也,所照廣遠也。――《釋名·釋天》

與日月兮齊光。――《楚辭·九歌·雲中君》

能遊冥冥者與日月同光。――《淮南子·俶真》

日月淑清而揚光。――《淮南子·本經》

國之光。――《易·觀》

夜未央,庭燎之光。――《詩·小雅·庭燎》

推此志也,雖與日月爭光可也。――《史記·屈原列傳》

光遠而自他有耀者也。――《左傳·庄公二十二年》

光明之耀也。――《國語·晉語》

容光必照焉。――《孟子》

山有小口,仿佛若有光。――晉·陶淵明《桃花源記》

有紅光一縷起土橋,直射城西。――清·邵長蘅《閻典史傳》

(3)

又如:陽光;燈光;反光(反射的光線);色光(帶顏色的光);晨光(清晨的太陽光);曙光(清晨的日光);光晃(光芒閃爍)

(4)

雷射

色澤;光彩 [color and luster]

妾有綉腰襦,葳蕤自生光。――《玉台新詠·古詩為焦仲卿妻作》

蛾臉不舒,中袖無光。――唐·李朝威《柳毅傳》

(5)

又如:絲光;油光(光亮潤澤);光色(光彩色澤);砑光

(6)

榮耀;昭著 [honor;glory]

邦家之光。――《詩·齊風·南山有台》

明《袁可立晉秩兵部右侍郎夫婦誥》:“荷天之寵光,彌耀于魚軒。”

連我臉色都無光了。――《儒林外史》

士之處世,而望名譽之光,道德之行,難已。――唐·韓愈《原毀》

(7)

又如:為國爭光;沾光;光寵(光榮;增光);光國(為國爭光);光天(光輝達于天下);光隆(光輝隆盛);光爛(光輝明亮);光晶(光輝);光赫(光輝顯赫)

(8)

光陰,時光 [time]

始屏憂以愉思,樂茲情于寸光。――南朝宋·鮑照《觀漏賦》

(9)

又如:寸光(短暫的光陰);光陰荏苒(時光一天一天地逝去。荏苒:[時間]漸漸過去);光景如梭(光陰如梭。形容時間過得很快);光陰拈指(陽光在彈指間逝去。形容時間過得很快)

(10)

景色 [scenery]

上下天光,一碧萬頃。――宋·範仲淹《岳陽樓記》

(11)

又如:風光;山光

(12)

恩慧;好處 [favor]。如:叨光;沾光;借光

(13)

特指日、月、星辰等天體 [sun,moon,star]。如:光岳(天地。光:星辰。岳:河山)

(14)

稱人來訪的敬詞 [grace the occasion with sb.'s presence]

四位老先生,今日光顧小園,老夫有何德能?――明·桑紹良《獨樂園司馬入桐》

guāng

(1)

光明,明亮 [bright]

寶劍直千金,被服光且鮮。――三國蜀·曹植《名都篇》

(2)

又如:光凈(明亮潔凈);光朗朗(光亮);光眼(大而有神的眼);光燈(明亮的燈火);光潤(光亮潤澤)

(3)

guāng ㄍㄨㄤˉ

(1)

太陽、火、電等放射出來耀人眼睛,使人感到明亮,能看見物體的那種東西:陽~。月~。火~。~華(明亮的光輝)。

(2)

榮譽:~臨(敬辭,意含賓客來臨給主人帶來光彩)。~顧。~復。

(3)

使顯赫:~大。~宗耀祖。

(4)

景物:春~明媚。

(5)

光滑:~滑。~潔。~澤。

(6)

完了,一點不剩:殺~燒~。吃~用~。

(7)

露著:~膀子。

(8)

單,隻:~剩下一口氣。

(9)

姓。

鄭碼:KOGR,U:5149,GBK:B9E2

筆畫數:6,部首:兒,筆順編號:243135

light;ray;honor;merely;naked;scenery;smooth;

①明亮。《素問·移精變氣》:“餘欲臨病人,觀死生,決嫌疑,欲知其要,如日月之光。”

②顯露,揭示。《素問·王冰序》:“君臣請問,禮儀乖失者,考校尊卑,增益已光其意。”

③光大。《靈樞·根結》:“調陰與陽,精氣乃光。”

光是現在的藝術者所追求了解的物質,沒有光就沒有眼睛看見的物體。所以光在藝術的參與是很重要的一部分。

超光速

超光速(faster-than-light,FTL或稱superluminality)會成為一個討論題目,源自于相對論中對于局域物體不可超過真空中光速c的推論限製,光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限製。而在相對論中,運動速度和物體的其它性質,如質量甚至它所在參考系的時間流逝等,密切相關,速度低于(真空中)光速的物體如果要加速達到光速,其質量會成長到無窮大因而需要無窮大的能量,而且它所感受到的時間流逝甚至會停止,所以理論上來說達到或超過光速是不可能的(至于光子,那是因為它們永遠處于光速,而不是從低于光速增加到光速)。但也因此使得物理學家(以及普通大眾)對于一些“看似”超光速的物理現象特別感興趣。

物體要到光速需要無限能量,而在平行空間下無法超光速。

現已有科學家提出構想:將物體前方的空間壓縮,將物體後方的空間擴大來超過光速。隻是需要巨大的能量,現有科技也無法做到。

光在同一種均勻的介質中沿直線傳播。

延伸閱讀

光的直線傳播不僅是在均勻介質,而且必須是同種介質。光在兩種均勻介質的接觸面上是要發生折射的,此時光就不是直線行進了。用波動學解釋光的傳播:傳播途中每一點都是一個次波點源,發射的是球面波,對光源面(一個有限半徑的面積)發出的所有球面波積分,當光源面遠大于波長時結果近似為等面積、同方向的柱體,即表現為直線傳播,實際上也有發散(理想雷射除外)。比如手電發出的光有很明顯的發散。光的亮度越強大,離照明參照物越近,光的單色性越好,發散越不明顯。當光源半徑與波長可比擬時積分時的近似條件不成立,積分結果趨向球面波,即表現為衍射。

光是直線傳播(均勻介質中)的,但當光遇到另一界質(均勻介質)時方向會發生改變,改變後依然沿直線傳播。而在非均勻介質中,光一般是按曲線傳播的。以上光的傳播路徑都可以通過費馬原理來確定。光是延前後左右上下各個方向傳播的,光的亮度越亮,越不明顯看出,當光亮度較暗時,由發光體到照明參照物的光會擴大,距離越遠,擴散的越大,由最初的形狀擴散到消失為止,而當發光體離照明參照物零距離時,光的形狀是發光體真正的形狀大小,所以光傳播的方向與光的亮度、光與照明參照物的距離有關!光通常指可見光,即指能刺激人的視覺的電磁波,它的頻率範圍為:3.9×1014——7.6×1014赫之間。這隻是整個電磁波譜中範圍極小的一部分。在更廣泛的意義上講,光應包括頻率低于3.9×1014赫的紫外線和頻率高于7.6×1014 赫的紅外線。

光 光源

發射(可見)光的物體叫做(可見)光源。太陽是人類最重要的光源。可見光源有熱輻射高壓光源(如白熾燈)、氣體放電光源(如霓虹燈、熒光燈)等。光源有分自然光、人造光。有生命的一定是自然光,如水母、螢火蟲等,沒有生命的不一定是人造光,如恆星、太陽等。

熱輻射光源是利用熱輻射來發光的。由熱輻射理論可知,溫度越高,發光效率也越高。白熾燈是愛迪生于1879年首先試製成功的。他選擇熔點高的碳做材料,製成碳絲,密封在抽成真空的玻璃管內,通以電流,碳絲就發熱發光。由于碳易揮發,工作溫度不能超過2100K。後來,選用熔點稍低于碳,但不易揮發的鎢做材料,工作溫度可達2400K,從而提高了發光效率。現代熱輻射的新光源有碘鎢燈、溴鎢燈,發光效率還要高。

氣體放電光源是利用電子在兩電極間加速運行時,與氣體原子碰撞,被撞的氣體原子受激,把吸收的電子動能又以輻射發光形式釋放出來,這叫做電致發光。不同氣體受激發光的頻率不同,利用這點可製成各種顏色的霓虹燈。

有的氣體放電光源,玻璃管中充的氣體受激發射的是不可見光。如水銀蒸氣在電場中受激發射的就是紫外線。我們可在玻璃管內壁上塗熒光粉,紫外線射到熒光粉上,再激發出可見光來,日光燈就是採用這一原理製成的。日光燈是電致發光和光致發光的綜合,它的發光效率比白熾燈好,但顯色性不好。現代新型的氣體放電照明光源有低壓鈉燈、高壓鈉燈等。

光源按發光原理分,除熱輻射發光、電致發光、光致發光外,還有化學發光、生物發光等。化學發光是在化學反應中以傳熱發光形式釋放其反應能量時發射的光;生物發光是在生物體內由于生命過程中的變化所產生的發光,如螢火蟲體內的螢光素在螢光素酶作用下與空氣發生氧化反應而發光。

光的傳播規律

光在均勻介質中沿直線傳播。小孔成像、日食和月食還有影子的形成都證明了這一事實。

撇開光的波動本性,以光的直線傳播為基礎,研究光在介質中的傳播及物體成像規律的學科,稱為幾何光學。在幾何光學中,以一條有箭頭的幾何線代表光的傳播方向,叫做光線。幾何光學把物體看作無數物點的組合(在近似情況下,也可用物點表示物體),由物點發出的光束,看作是無數幾何光線的集合,光線的方向代表光能的傳遞方向。這些概念顯然與光的波動本性相違背,但是如果我們所討論的研究對象的尺寸遠遠大于光的波長,而它的細微結構也不必十分嚴密考慮的情況下,由幾何光學得出的結論還是很好的近似。(套用波動光學,可以得到光的傳播問題的嚴密的解),由于幾何光學方法簡捷,在解決光學技術問題中,經常用到它。

幾何光學中光的傳播規律有三:(1)光的直線傳播規律已如上述。大地測量也是以此為依據的。(2)光的獨立傳播規律兩束光在傳播過程中相遇時互不幹擾,仍按各自途徑繼續傳播,當兩束光會聚同一點時,在該點上的光能量是簡單相加。(3)光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質的分介面時,一部分反射,一部分折射。反射光線遵循反射定律,折射光線遵循折射定律。

光速

光(電磁波)在真空中的傳播速度。目前公認值為C=299 792 458 米/秒(精確值),是最重要的物理常數之一。

17世紀以前,天文學家和物理學家認為光速是無限大的,宇宙恆星發出的光都是瞬時到達地球。伽利略首先對此提出懷疑,他于1607年在兩山頂間做實驗測光速,由于光速太大而實驗裝置又太粗糙,未獲成功。1676年丹麥天文學家羅默,利用天文觀測,首次測量了光速。1849年法國科學家斐索在實驗室裏,用巧妙的裝置首次在地面上成功地測出了光速。1973年美國標準局的埃文森採用雷射方法利用頻率和波和測定光速為(299792 458+1.2)米/秒。經1975年第15屆國際計量大會確認,上述光速作為國際推薦值使用。1983年第17屆國際計量大會上通過米的新定義為“真空中光在1/299 792 458秒時間間隔內行程的長度。

這樣,光速已成為定義值,它的精確度為零。今後也無需再做精密測量了。而長度單位米、時間單位秒是通過這個定義值直接聯系的。

狹義相對論的基本原理之一是光速不變原理。這與光速定義為一固定值是相一致的。不過迄今還有人仍在檢驗在更高的精確度下,光速究竟是否恆定。

除真空外,光能通過的物質叫做(光)介質,光在介質中傳播的速度小于在真空中傳播的速度。

人造植物發光

人造植物發光,這種科技已經使用了。

人們將引起螢火蟲的發光菌類移植,感染煙草,煙草成長後可發光

科學家們大膽構想,將發光植物種植在道路兩旁,就可當作路燈使用

“菌光”奇觀

陸地上的某些菌類會在夜晚放出五顏六色的光,至今為止還沒有完全解開其發光之謎。

"魚光"奇觀

海洋裏的魚類,有很多能發出亮光。一般來說,能發光的魚類多居于深海,淺海裏的魚類能發光的比較少。 魚類是依靠身體上的發光器官發光的。這些發光器官的構造很巧妙,有的具有透鏡、反射鏡和濾光鏡的作用,會折射光線;有的器官內的腺細胞,會分泌出發光的物質。

還有些魚是因為魚體上附有共棲性的發光細菌,這些發光細菌在新陳代謝過程中會發出亮光。魚體上發光器官的大小、數目、形狀和位置,因魚的種類而各有不同。大多數魚類的發光器官是分布在腹部兩側,但也有生長在眼緣下方、背側、尾部或觸須末端的。

有"探照燈"的魚

一支在加勒比海從事科研工作的考察隊,發現了一種極為罕見的魚,在它的兩隻眼睛之間有一種能發光的特殊器官。至今,這種魚隻在1907年時在牙買加沿岸附近被捕獲過,那時當地的漁民把它叫作"有探照燈的魚"。

科學家已查明,這種奇特的魚生活在海洋170多米的深處,它的光源是一種特殊的能發光的細菌,借助其"探照燈"這種魚能照亮其前方近15米遠。

燦爛美麗的月亮魚

如果你有機會站在南美洲沿海岸遙望夜海,那麽將會看到海面有許許多多圓圓的月亮般的魚,這就是月亮魚。

月亮魚個體不太大,每條約重500克左右,其肉肥厚豐滿,它的身體幾乎呈圓形,魚體的一邊,體色銀亮,並能放射出燦爛的珍珠光彩。由于它的頭部隆起,眼睛很大,很像一隻俯視的馬頭,因此也有"馬頭魚"別稱。

迷惑對方的閃光魚

閃光魚隻有幾釐米長,它在水裏發光時,你可以憑借其光亮看清手表上的時間。魚類專家們發現,它們是用"頭燈"發光的,在它們的兩眼下有一粒發出青光的肉粒,這是閃光魚用頭探測異物、捕食食物,並與同類溝通的器官。一群閃光魚聚在一起時,人們從老遠就能看見它們。

閃光魚主要生活在紅海西部和印度尼西亞東海岸。它們白天住在礁洞深海處,晚上就沿著海床覓食嬉戲。它們頭上的閃光燈平均每分鍾可閃光75次,遇到同類時閃光頻率會發生變化,受到追逐時,也有特定的閃動頻率,用以迷惑對方。

光怪陸離的五彩魚光

不同的魚會發出不同顏色的亮光,同一類的魚也會發出不同顏色的光。生活在深海裏的安康魚,背鰭第一條鰭的末端有一個發光器官,能發出紅、藍、白三種顏色的光,像一盞小燈籠。它的腹部有兩列發光器,上列發出紅色、藍色和紫色的光,下列發出紅色和橘黃色的光。

生活在深海裏的角鯊,能夠發出一種燦爛的淺綠色光亮。太平洋西岸的淺海裏,有一種屬于蟾魚科的集群性小魚,它的身體兩側各生有大約300個發光器能發出奇異的光彩。在昂琉群島和新加坡島附近的海裏,有一種小寶鈺魚,它的發光器官分布在消化道周圍,由于魚鰾的反射,這種魚就像看不到鎢絲的乳白電燈。

馬來亞淺海有一種燈鱸魚,能發出白中帶綠的亮光,很像月光反射在波浪上;此處的另一種燈眼魚,能發出星狀的光亮,看起來好像落在水裏的星星。

魚類所發出的光是沒有熱量的,是冷光,也叫動物光。它們發光的目的各不相同。魚安魚康魚發光是為了招引異性;松球魚遇敵侵擾時,會發出"光幕",用來迷惑敵人,嚇唬敵人,警告同類。更多魚類的發光,是為了照明,以便在漆黑的海水深處尋覓食物。

無影燈

無影燈,是一種先進的光源,它的外形是一個很大的燈盤,上面裝有許多射向各個方面的熒光燈,能把手術台所有的暗影都照亮,所以無影燈下就沒有影子了。這樣,醫生為病人做手術,視線就不會受影子的影響,保證手術順利進行。

光的粒子性正如liuzhaominglzm所說,愛因斯坦提出光子的概念,由愛因斯坦光子假說發展成現代光子論(photon theory)的兩個基本點是: (1) 光是由一顆一顆的光子組成的光子流。每個光子的能量為E = hn。由N個光子組成的光子流,能量為N hn。 (2) 光與物質相互作用,即是每個光子與物質中的微觀粒子相互作用。根據能量守恆定律,約束得最不緊的電子在離開金屬面時具有最大的初動能,所以對于電子應有:hυ=(1/2)mv2+W 上式即為光電效應方程,W 代表電子脫離金屬表面所需要的能量,稱為功函式(work function)。

漢語詞語

編輯本義項  

基本資料

拼音:guāng

註音: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,為什麽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,它停駐哪裏,哪裏就有光明,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;如太陽光、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裏。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;用于對方來臨:~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)隻;單:任務這麽重;~靠你們兩個人恐怕不行。

(11)(Guānɡ)姓。

康熙字典

〔古文〕炗

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