登陆注册
2992000000004

第4章 光压与光波

光压

叶子在享受光的照射时,也承受光的压力我们知道书本放在桌子上,会对桌子产生压力;密集的雨点打在伞面上,雨水也会对伞面产生压力。然而你知道光照射到物体表面也会对物体的表面产生压力吗?

远在1748年,欧拉就已指出光压的存在。而在1873年,英国物理学家麦克斯韦也预言了光压的存在,并指出光照射到物体上,使物体受到的压力大小决定于光在单位长度上所具有的能量。只是在很多情况下,光的能量太小,我们不易察觉到光压的存在。

事实证明,要观察、证实光压的存在,一定要使用放大微小物理量的办法才行。1901年,美国物理学家赫尔用实验证明了光压的存在。他在一个抽成真空的容器中(注:之所以将容器抽成真空,旨在排除气体分子对实验的干扰),用一根细长的石英丝,把一根轻杆从中间横向吊起,横杆的两端各有一个小圆盘。让一束光照射到小圆盘上,发现原来静止的小圆盘沿着入射光的入射方向转了一个很小的角度,从而证明了光压的存在。通过科学测算,太阳光照射到地球表面,能在每平方米的面积上产生4.8×10-7千克的压力。

既然光压这么小,解释并测量光压有用吗?回答是肯定的。事实证明,光压在解释天体现象中有一定作用,你知道彗星那长长的彗尾是怎么形成的吗?就是当彗星从太阳旁边经过时,它的尘粒与气体分子受到太阳光压的作用形成的。当然,恒星能够保持体形稳定也与光压密切相关。

光波

想要弄清楚光是怎样传播的和光究竟是什么,最好的办法是先从研究水里的波入手,因为水波我们早已熟悉。

光波频率示意图如果你向湖里或水池中扔一块砖头或石子,会激起层层水波,而到达岸边的波的个数的多少,则取决于你所扔的石子的大小。在一段特定的时间内,比如1秒钟里的波的个数叫做波的频率。

与之同理,我们来研究波的长度,波长就是一个波的低谷或顶峰到下一个波的低谷或顶峰的距离。波的低谷叫做波谷,波的顶峰叫做波峰。在通常情况下,波长越短,一定时间内波的个数越多,频率越高;反之,波长越长,一定时间内波的个数越少,频率越低。

那么光波究竟有多长呢?科学家有测量白光光谱中各色光的波长和频率的专门仪器。这种测量是非常精细的工作,因为光的波长非常非常短。作为一个衡量的标准,科学家创造了一个特殊的计量单位,他们把这种计量单位叫做埃,一埃等于一亿分之一厘米,换句话说,1厘米里有100000000个埃。

通过研究光谱,科学家发现红光的波长显著地比紫光的波长要长。红光波长为7600埃或76/100000000(一亿分之七十六)米,紫光波长大约只有红光的一半。光谱中其他颜色光的波长在这两者之间变化,按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序越来越短。

当一种颜色的光不被吸收时,该光

就会被反射,绿光不易被颜料吸收,

于是,我们看到了这面绿色的墙根据我们从水波中得知的波长与频率的关系,我们就可以毫不迟疑地得出结论:波长长的光的频率比波长短的低,而红光的频率比其他所有颜色的光都要低。

物体可以反射一种以上的颜色吗

我们周围的色彩大多是由颜料或染料制成的。红领巾鲜艳通红,是因为用了一种特殊的、能反射阳光或家里的白炽灯中的红光染料。然而,这些颜料和染料不会产生如同在白光或阳光光谱中的纯粹的自然色。一面黄色的墙壁在白光下会反射一些绿色和黄色的光波。如果反射的光波中黄光占大多数,那么我们看这面墙就是黄色的。如果有许多绿色光波掺在黄光中,那我们看到的就是一面黄绿色的墙壁。

同样,如果你调过水彩或颜料,你会发现,当把同样多的黄色和蓝色调在一起时,就配成了绿色。太阳照到这样绿色的墙上会发生什么现象呢?蓝色颜料吸收黄光,而黄色颜料吸收蓝光,当然它们还都吸收别的颜色的光。但它们都不吸收绿光,所以绿光被反射,你就看到一面绿色的墙。

偏振光波

按照科学家们的说法,光的特性之一就是以波的形式从一个地方传播到另一个地方。光与水波很相似,是从光源开始的一系列的波峰和波谷的扩展。我们可以用一根绳子来做试验。把绳子的一端系在门把手上,另一端握在手里,上下振动手腕就可以产生一系列波。这类上下运动的波,叫做竖直横波。现在,请你仍然拿着绳子,斜着抖动手腕,即向上抖动时往右偏,而向下抖动时往左偏。你就得到了既不同于竖直横波也不同于水平横波的另一种类型的波——斜面横波。

实际上,科学家谈论的波是多种类型的波的混合。有水平横波、竖直横波和许多斜面横波在传播。结果,它成为在各个方向平面内的波的合成。如果我们单独挑出这些波里的任何一种,或者只挑出在给定平面内振动的一种波,我们就得到偏振光波。怎样使一列波成为偏振波呢?

偏振片示意图让我们再玩一会儿绳子,演示另一种效果,它会使你更容易理解光波的偏振。

把绳子系在门把手上,但现要使绳子通过一个竖直的夹缝,比如用两个椅背夹起来或者拿一个纸箱切出一条缝来。如果你上下抖动手腕,产生的波可以通过椅背间的夹缝到达门把手。但是,如果你左右抖动你的腕子,又会出现什么情况呢?你将得到一个水平横波。但是波会在椅背的夹缝处停住。你刚好“偏振”掉了横波;使它只有竖直的波可以畅通无阻的在椅背前停住了。

与此相同,用特殊的材料或棱镜也可以对光波进行处理。这些材料里包含了数以百万计的针状的小晶体,只允许与它们在同样方向上振动的偏振光通过。这种物质叫做偏振片或偏振镜。

光谱

光谱,是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案,全称为光学频谱。光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分,在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色,譬如褐色和粉红色。

同类推荐
  • 住在口琴里的蜂王

    住在口琴里的蜂王

    十二岁的女孩儿阿四从没想过自己会有一把口琴。但是,自从去年一个夏日的午后,阿四就突然有了一把漂亮的口琴,并且变成了一个爱吹奏口琴的孩子。没人知道,阿四已经有了一个特殊的使命。而她的口琴不只能吹奏出动听的乐曲,那口琴的格子里还住着一群神奇的精灵呢!
  • 校园三剑客·木乃伊复活(经典版)

    校园三剑客·木乃伊复活(经典版)

    “校园三剑客”在埃及调查金字塔的神秘事件时和盗墓者发生了冲突,受到了盗墓者的陷害。三人进入了金字塔的中心,却不小心启动了一个远古的开关——木乃伊复活了,向城市发起了进攻,令世界陷入了一片混乱之中。他们能否成功阻止木乃伊?能否顺利地破解金字塔之谜?
  • 妈妈给女儿讲的365夜经典故事

    妈妈给女儿讲的365夜经典故事

    《妈妈给女儿讲的365夜经典故事》系枕边书“父母给孩子讲的365夜经典故事丛书”之一,所选睡前故事以突显人类优秀品质为主,帮助父母引导孩子养成勤奋踏实、诚实待人、积极乐观、宽容博爱等优良品格。
  • 后花园的秘密领地

    后花园的秘密领地

    自然是一本书,天是它的封面,海是它的扉页,山是它的目录,河是它的文字,地是它的封底。自然的智慧无处不在,那些有关大自然的神奇故事,在爸爸那抑扬顿挫的讲述中流淌开来……
  • 闪闪奇遇记三:恶棍乌鸦吉姆

    闪闪奇遇记三:恶棍乌鸦吉姆

    《闪闪奇遇记三:恶棍乌鸦吉姆》生性邪恶的乌鸦吉姆做尽了坏事,在林中残忍地偷吃鸟蛋,让曾经平静的森林陷入了悲伤和恐慌,他还使起小聪明,耍得蓝松鸦警察团团转,究竟是法网恢恢还是魔高一丈呢?
热门推荐
  • 今昔何郗

    今昔何郗

    作为一个杀手,夜颖昔总觉得自己么得感情。直到有一日——她死了,可她又活了。而且老天还赐给她一个完全在她审美点上的男人!听说她男人是废物?呵,她夜颖昔会让她男人承受这种风言风语?什么?她也是废物?……对不起,打扰了。(十年后)夜颖昔左脚踩冥龙,右脚踩玄凤,身后还跟着一串神兽小弟。来,现在再看看,到底谁才是废物?夜颖昔呵呵一笑,转身就想给她男人扫平一切阻碍的时候——什么?那个传说中翻手为云覆手为雨的黎樾阁尊主居然是她男人?……终究还是错付了。
  • 狂阎少主的万有引力

    狂阎少主的万有引力

    【此文现属于5折VIP】血腥世界的恐怖,黑暗笼罩的人生,背叛的痛苦,是他的人生。高高在上,不可触摸,是他的世界,而不是她。她是平凡的小女子,渴望得到的只是一份心的平静。无意之间的相遇,交缠的世界。被神背弃的两个人,到底是他的骄傲和阴冷恋上了她的温柔和平凡还是她的平凡和温柔得到了信赖。喋血的温柔,到底心是谁的归属?*他对她说,“女人就像钱一样的肮脏,为了得到自己想要的,——不择手段。”她对他说,“男人就像地狱的恶魔,从来只为自己着想,不顾别人的想法。”他对她说,“你不要爱上我,因为爱上我的女人都会死的很惨。”她对他说,“我的世界没有爱,只有死亡。”******************同类文文推荐:叶子的味道:《诱惑小阿姨》:转身:《变身灰姑娘》:静海深蓝:《诱惑总裁之叛情》:芸莎:《掠情酷总裁》:焰夜:《捡个杀手当情人》:
  • 武神当世

    武神当世

    重生异世,身负家仇,如何崛起?武魂修炼,步步为营,武神再现!
  • 吾本天神

    吾本天神

    天神落凡,带一纸婚约,一副画像找到了自己在凡尘的未婚妻,只因偷了上界的神品当聘礼,被上界天神追杀至下界,没了修为,丢了神格,一切都要从一个下界凡人开始从头修炼!故事便从天神落尘讲起……吾本天神,即便从头再来,终有一日也可再临上界!届时,我定要这上界不得安宁!
  • 清宫怨

    清宫怨

    忘川河畔三生石,祈愿来生缘再继。奈何桥过望乡台,回首牵绊终难弃。曼珠沙华,花开一千年,凋落一千年,注定有花无叶,有叶无花,生生世世相错,花叶永不见,可此花香却有魔性,能唤回亡灵生前记忆。它是忘川之畔的魔咒,也是希望。据说魂渡忘川,便会忘却今生今世,将一生爱恨情仇,一世浮沉得失都留在彼岸。可若是魂飞魄散都放不下此生的一切呢?那便只好血书三生石,偷藏彼岸花,不饮忘川水,魂萦望乡台,深深记住最后一眼回望,心锁今生的最爱,愿其成为来生的等待。“三世磨难,千次回眸,千次擦肩,换一生相逢相识,相守成伴。”若得此愿,魂散不悔。【情节虚构,请勿模仿】
  • 宿罪

    宿罪

    【悬疑大神鼎力新作,引爆你的脑神经!】当身体里拥有了不同灵魂的时候,你到底是谁?当善良和邪恶纠缠在一起的时候,你如何区分?一个患有人格分裂的人,他要如何破案?一个时常迷茫痛苦的病人,他又怎样救赎?你是谁?而我,又是谁?
  • PARADISE LOST

    PARADISE LOST

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 绝世琴灵师:腹黑大小姐

    绝世琴灵师:腹黑大小姐

    慕九歌,月华第一恶女,被未婚夫和妹妹联手陷害,跳崖身亡。再睁眼,她已不再是她!葬礼上,她强势归来,美貌倾城,锋芒渐露,打渣男,踹贱女,解婚约,轰动京城。觉醒天琴血脉,素手七弦,通天地、连阴阳,斩生死,傲视九州,闪瞎众人的钛合金狗眼……却怎么也甩不掉某个占有欲爆棚的强势腹黑太子。某人酷炫狂霸拽:“那一夜,你救了我的命,从今往后,你就是我的妻子!”“……我只是给你敷药,没到救命的程度啊喂!”
  • “我的四十年”丛书(全集)

    “我的四十年”丛书(全集)

    “我的四十年”丛书,包括《四十年四十人》《四十年来家国》《亲历中国四十年》三册,分别由中国人、海外华人、在中国的外国人三个典型群体书写自己与改革开放的故事,从全球坐标系观照中国改革开放,以不同的视角和生动、丰富的个人体验,反映中国改革开放四十年的伟大历程和辉煌成就。每册40位共120位主人公,分布在全球20多个国家,工作在上百个不同领域,他们的“个人史”构成了一部有血有肉有温度的改革开放“史记”。
  • 曾有蔷薇在唱歌

    曾有蔷薇在唱歌

    如今林深时不见鹿海蓝时不见鲸我身边也再不见你而我最好的时光尽在此了