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    光-可见频谱-光速-光速减慢-波长与频率-光沿直线传播

    发布时间:2020-11-13 15:03:49 作者:冬青好 

      我们用光来看!可见光是电磁频谱里我们眼睛可以看见的部分:

    20201113143006.png

    只是全频谱的一小部分,查看全面请点击图片?

      可见频谱
      可见光:大部分人类眼睛可以看到的波长。

    主要颜色顺序是:"红橙黄绿蓝靛紫"

    20201113144850.png

      就像这美丽的天虹:

    20201113144930.png

      光的波长大约是从 380 nm 750 nm  nm 就是纳米,十亿分之一米。例子:红光的波长大约是 700个十亿分之一米。很小!

      没有公认的绝对范围分界,以下是个粗略指南:

    20201113145042.png

      红光的频率大约是 400 THz(紫光大约是 THz)

      THz 是英语 teraHertz 的简写,中文叫太赫兹,就是一万亿周每秒

      所以红光差不多每秒振动 400万亿次。很快!

      高频率(短波长)就有高能量:

      红光有较低频率,较长波长和较少能量
      蓝光有较高频率,较短波长和较多能量

    20201113145142.png

      光速
      光在真空里以差不多 300,000,000米每秒的速度传播(精确值是:299,792,458&米每秒)。

      即是每秒 3亿米,或:

      3 × 108米每秒
      300,000千米每秒
      186,000英里每秒

      在这个速度光走了:

    距离   时间
    1米   3.3纳秒(33亿分之一秒)
    环绕地球赤道一周   134毫秒(134个千分之一秒)
    从地球到月球   1.3秒
    太阳表面到地球   大约 8分钟

      光速很快,但仍然需要大约 8分钟从太阳表面传播到地球。

      真空光速的符号是英语小写字母 cc = 300,000,000米每秒

      光速可以减慢
      我们其实不应该叫这个速度为光速,因为整个电磁频谱的辐射的速度都是一样的:无线电波、微波、X射线等等。(叫 "电磁 速"更合适!)

      光也只在真空里才是这个速度!它可以慢下来……

    传导体 速度
    百万米每秒
    真空 300
    228
    225
    220
    玻璃 205
    橄榄油 204
    钻石 123

      波长与频率是有关联的:

    20201113145349.png

      在真空里,速度殊速:3 × 108米每秒

      我们来看一个简单的例子(不殊的波长):

      想想一个很长的波长:75,000千米

    20201113145430.png

    频率 = 300,000千米每秒75,000千米

    频率 = 4/秒

    = 4赫兹

      300,000千米只可以容纳 4个波长,所以每秒只振动 4次。频率是 4赫兹(4每秒)

     例子:蓝光的波长大约四 480纳米(480 × 10-9米)

      所以频率是:

    频率 = 3 × 108米每秒480 × 10-9

    频率 = 6.25 × 1014 每秒

    = 6.25 × 1014赫兹

      即是 625太赫兹

      光沿直线传播
      光沿直线转播,直至碰到物体(或者路线道被不同的密度或引力改变).

    20201113145602.png

    阳光横过道路照耀。影子也显示了光是沿直线传播的。

    20201113145637.png


    这个光束稍为散开,也被空气散射了。

    20201113145707.png

    激光束在空中绘画直线。

      波
      光有波的属性,可以:

    20201113145752.png


      反射(反弹),
      散射(向所有方向反弹),
      折射(改变速度和方向)
      衍射(弯散穿过缺口)
      传播(直接穿过)
      或被吸收

      光子
      光也有能量粒子的属性,叫光子。

      我们可以测量光子的位置和动量。
      光子没有质量,但每个光子有基于其频率(振动每秒)的特定能量,每个光子有个波长,所以光子像个粒子,但也像个波。这个现象叫 "波粒二象性"。T

      强度
     
      强度师率每面积,单位通常是瓦特每平方米:
    强度 = W/m2

      例子:太阳照在 100平方米的小房子上
      每平方米大约从阳光得到 150 到 300瓦特的能量。

      我们用小的值:强度 = 150瓦特每平方米

      在整个屋顶的功率是多少?

      功率 = 150瓦特每平方米 × 100平方米      功率 = 15,000瓦特

      所以一座小房子的屋顶大约得到 15千瓦特,是一个家庭需要的几倍。但是,只有在晴天时才是这样,并且一般太阳能电池板只能保存大约 20%的能量,无论如何,太阳其实给地球很多能量的。

      反平方

    20201113150102.png

     反平方:当一个值随另一个值的平方减小。


      例子:光与距离
      离光越远,光就越暗.

    20201113150152.png

      光度随着距离的平方减小,因为光向每个方向散开:

      在双倍距离的能量散开到 4倍的面积
      在三倍距离的能量散开到 9倍的面积
      依此类推

      偏振
      光通常可以向任何垂直于传播路線的方向振动。

      但偏振光只在一个平面振动:

    20201113150241.png

    从像水及玻璃的平面反射会使光局部偏振化。

      偏振镜片可以挡住那个平面的光来减少反射光,使得比较容易看进水里:

    20201113150314.png

    偏振镜片

     



     

    更新:20210423 104218     


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