在古代,人们只能步行或骑马外出。 工业革命后,随着工业机械的发明,人类开始逐渐掌握“速度”的奥秘,一些快速移动的车辆逐渐取代了原来的车辆。 但不管我们走得多快,它都不如光速快,说到光速,我们首先需要知道光是什么。 光是我们生活中最常见的物质之一。 它无处不在,日日夜夜。 任何了解历史的人都知道,我们的祖先在2000多年前就开始探索光的奥秘。 在封建时代,人们往往把光作为一种神圣的礼物,不能正确理解这一自然现象。
17世纪以后,自然科学逐渐发展,一些科学家对光有了更好的理解。这就是著名的物理学家牛顿如何解释他对光的理解。 牛顿认为光是由粒子组成的,只有粒子才能遵循直线的惯性定律。 牛顿作为物理学领域的代表人物,他的理论自然被认为是标准。 长久以来人们一直认为光是一种粒子,但随着研究的进展,光是由粒子组成的理论逐渐遭到质疑。 牛顿之后,许多科学家认为光实际上只是一种波。 因为尽管光粒子可以解释直射光的原理,但它们不能解释光的衍射和干涉现象。
基于牛顿的理论,一些科学家认为光更像是一种波,但问题是,如果光真的是一种波,它是电波,声波还是其他类型的波? 在19世纪,麦克维提出了光作为电磁波的概念。 后来,在普朗克提出量子理论之后,光被认为是量子。 随着对光的进一步研究,人们最终确定,事实上,光既是粒子又是波,也就是说,光具有波和粒子的双重特性。
在弄清了光的本质之后,科学家们面临着另一个难题——光源背后的驱动力是什么? 宇宙中所有的物质都是由粒子组成的,光也不例外。 电子在粒子周围移动,当它们彼此靠近时,它们产生能量,释放出的额外能量形成光。 换句话说,光实际上来自于基本粒子之间的运动,所有这些理论都来自于现代科学技术对光的理解,但这并不意味着我们可以对光的本质作出结论。 因为”光明”还有很多谜团需要解开。
光的本质是地球上的生命体存在的前提条件。
光是地球上的生命体存在的前提条件(当然地球上也存在不能见光的生命体,但即使是这些生命体不能见光,它们最终需要的能源也间接的来源于光),因此,光对人类来说,其重要性不言而喻。
然而,光到底是什么的问题却一直困扰着人们,历史上很多学者都对光的本质进行了探索,这其中最著名的就应当是牛顿和惠更斯了,牛顿认为光是微粒,因为当时在牛顿看来,微粒说可以很好的解释各种光的现象;而惠更斯却继承和完善了胡克的观点,坚持认为光是波。近代物理学家则提出光具有波粒二象性。
光的来源:
光来自于光源。光源之所以发出光,是因为光源中原子、分子的运动,主要有三种方式:热运动、跃迁辐射(包括自发辐射和受激辐射),以及物质内部带电粒子加速运动时所产生的光辐射。
光是一种电磁波,有很多种原因可以形成,广义上的光可以由自由电子振荡形成(无线电波),原子外层电子受激辐射(红外线,可见光,紫外线),原子内层电子受激辐射(x射线)原子核(y射线)这是远离生活中最常见光--阳光是由太阳内发生的核反应后释放的能量直接间接的使周围的原子或原子核由低能级到高能级后,再由高能级回到低能级释放的。
经典物理中,麦克斯韦把光被看成是一种电磁波,没有任何粒子的特性;而对于实物粒子(如电子、中子、质子等),则被纯粹地认为是一种粒子,用于构成更复杂的物质结构,进而构成宏观实体,没有任何波的特性。
光的本质就是可见光频率的光子流,在真空中以光速C传播,与其他微观粒子一样具有波粒二象性。从这个意义上讲,光是一种概率波。当光的粒子数密度极高,且探测仪器分辨本领远低于一个光子的能量时,则可以看做是经典电磁波,其传播遵循 Maxwell 方程组。
扩展资料
光同时具备以下四个重要特征:
1、在几何光学中,光以直线传播。笔直的光柱和太阳光线都说明了这一点。
2、在波动光学中,光以波的形式传播。光就像水面上的水波一样,不同波长的光呈现不同的颜色。
3、光速极快。在真空中为299792458≈3×10⁸m/s,在空气中的速度要慢些。在折射率更大的介质中,譬如在水中或玻璃中,传播速度还要慢些。
4、在量子光学中,光的能量是量子化的,构成光的量子(基本微粒),我们称其为光量子,简称光子,因此能引起胶片感光乳剂等物质的化学变化。
参考资料来源:百度百科-光
光有狭义的光和广义的光之分。
从本质上来说,光就是电磁波,整个电磁波谱都属于广义光的范畴。而我们人类眼睛能够看到的光叫可见光,是电磁波谱中一个窄窄的波段。
电磁波有波长和频率两个特性,电磁辐射能量越强,频率越高,反之,能量越低,波长越长。按照电磁波频率或者波长把各种电磁波排列起来,就是电磁波谱。按照每种电磁波频率从低到高,波长从长到短排列,整个电磁波谱为:无线电波(包括长波、中波、短波、微波)、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
人眼睛只能够看到可见光,波段在380nm~760nm之间。而无线电波波长最长,从01mm到3000m;伽马射线波长最短,只有01pm~1pm(万亿分之一米)。频率则正相反,无线电波频率最低,在3kHz~300GHz,γ射线可达到10^24Hz。
我们人类观测所有的事物都是依赖电磁波,可见光和不可见光,都是人类观测利用的工具。不管是对遥远深空天体的观测,还是对微观世界原子级甚至粒子的观测,都是利用电磁波。比如可见光有光学望远镜、显微镜,不可见光有射电望远镜、射线望远镜、电子显微镜等等。
现在来说说可见光。
我们人类肉眼看到的一切,都是利用可见光。可以说,没有可见光,人类就两眼一抹黑,什么也看不到。
整个电磁波谱波段从万亿分之一米到3000米甚至更长这么一个范围,可见光波段只占有380nm~760nm这么一小段,总长只有380nm。一纳米为一亿分之一米,也就是说可见光只有百万分只38米这么一段,约一个病毒大小。
但就是这么一小段,却生发出了五彩缤纷的世界。
我们看到彩色的世界其实都是光的杰作,是人眼和人脑经过百万年进化对可见光适应,并且对不同波段光敏感区分的结果。人眼是一个非常复杂的器官,视网膜内有800万个左右的视锥细胞,125亿个视杆细胞,这些细胞在人的眼中,把可见光区分出了无数小段,每一个小段都能够反映出不同的颜色。
我们通常看到的光都是复合光,如阳光、灯光等,一般都是以无色或称为白色出现。实际上每一纳米不同波段的可见光,都有不同的颜色,混合在一起,就成为无色光。通过棱镜可以把复合光色散分离出来,就能够看到光谱了。
可见光光谱可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。
这是人们为了更好地表述利用光谱颜色,而把光大致分出的颜色。这七色光紫色波长最短,红色波长最长,具体大致为:紫色380~450nm,蓝色450~480nm,青色480~490nm,绿色490~570nm,**570~590nm,橙色90~620nm,红色620~760nm。
实际上,这七色是慢慢过度的,并非断崖式分开的,在一些不同的资料中有不同的分色法,七色波长也是大致的,各有出入。七色光不同的量的混合,理论上能够得到无数的色彩。仅在计算机里,通过红、黄、蓝三基色调和,用1个byte表示一个颜色分量,可划分出0~256范围,组成16777216种颜色。
我们看到的世界是彩色的,就是光合成的效果。
在光源的照射下,各种物体对光的吸收、反射、折射、衍射的不同,就会显示出不同的颜色。
这个过程是:光线照射到某物体上,物体吸收了一部分波段的光,反射一部分波段的光,这些反射光混合成为某种颜色,实际上就是被吸收光的补色。如阳光照射到树叶上,树叶吸收了处于380nm~450nm波段的紫光,而其他颜色的光被反射出来,混合而成映入我们眼帘的就是黄绿色。
不同的物体对不同波段的光吸收度不一样,吸收掉的光我们就看不到了,没有吸收的光反射出来就呈现在我们眼中各式各样的色彩,由此我们就看到了色彩斑斓的世界。
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