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:
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"
就像这美丽的天虹:
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:
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
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 c: c = 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 |
冰 | 228 |
水 | 225 |
乙 | 220 |
玻璃 | 205 |
橄榄油 | 204 |
钻石 | 123 |
波长与频率是有关联的:
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
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米
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).
阳光横过道路照耀。影子也显示了光是沿直线传播的。
这个光束稍为散开,也被空气散射了。
激光束在空中绘画直线。
波
光有波的属性,可以:
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
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.
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:
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:
无与有偏振镜片
更新:20210423 104218