Editorial Feature

What Is Light?

光学科学是一种物理的子集,涉及光,其行为以及光线如何与物质及其环境进行交互。

光线是电磁辐射,而由于量子力学的怪癖,它可以以波样或颗粒状的方式行事。作为电磁波,光由振荡电场组成,彼此垂直。两个振荡场垂直于行进方向,使光成为横波的示例。

电磁谱

实际上,光远远超过我们都熟悉的可见光。当光是电磁波时,它从低频无线电波延伸到具有非常高的频率的伽马波。可见光光谱是位于红外和紫外波之间的该光谱中间的小段。电磁谱的可见区域是我们眼睛也敏感的电磁辐射频率范围。

电磁谱

图1。 电磁谱(Courtesy of NASA)

可见光的波长范围为约400nm(violet) to 700 nm (red)。为了比较,无线电波的波长为103m,而最短的波长辐射,伽马波,大约为10-13m的小波长。

科学与电磁谱

许多科学工作和成像使用特殊设备,使我们能够使用可见区域外部的光的波长录制图像。一个例子是使用X射线用于医学成像和安全检测应用,或夜视护目镜的红外辐射。一些动物,特别是昆虫,可以自然地看到超越可见光谱。例如,蜜蜂可以比人类看到更多的紫外线辐射,并用它来帮助区分鲜花。

光速

虽然可以通过通过诸如水的材料通过光而改变光速,但是真空中的光速通常被认为是宇宙的基本物理常数之一。爱因斯坦在着名方程中使用了光速:

E = MC.2

这是特殊相对论理论的基础,包括:

e =焦耳中的能量

m =以千克和千克和

C =每秒米的真空中的光速。

使用c被用作光速的符号是它来自“Celeritas”,拉丁语意思“swiftness” or “speed”。真空中的光速是299 792 458 m / s。这种速度与光本身的波长无关,因此适用于电磁谱的所有区域。

改变和修改光线

光可以在许多方面操纵光线,部分光学学研究正在开发新的工具和设备。例如,我们可以使用镜头在较小的区域或镜子上聚焦光以改变其方向。棱镜可用于分散光,使得可以看到白光中存在的各种颜色。

本文已更新 11TH. March, 2019.

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