你知道嗎？

光究竟是什么呢？科學認為，其本質(zhì)是一種處于特定波段的光子流。我們把能發(fā)光的物體叫作光源。光源之所以能發(fā)光，是因為光源中的電子獲得了額外的能量。我們周圍的光源有的是天然的，也有的是人造的，它們主要可以分為以下三類：

第一類是熱效應產(chǎn)生的光，比如太陽。太陽會以發(fā)光的形式釋放熱能，將溫暖帶給大地。

第二類是原子躍遷發(fā)光，比如熒光燈。熒光燈的燈管內(nèi)壁涂抹的熒光物質(zhì)被電磁波能量激發(fā)而產(chǎn)生光。

第三類是物質(zhì)內(nèi)部帶電粒子加速運動時所產(chǎn)生的光，比如有些核反應堆能發(fā)出淡藍色的微光。

知識：光是什么顏色的？

地球上的光分為自然光和人造光。自然光指的是太陽以及地球上的生物發(fā)出的光。人造光是指人類通過能量轉(zhuǎn)換，使物體發(fā)出的光，比如大廈的霓虹燈和街邊的路燈。

太陽光看上去是白色的，但其實它由多種顏色的光組成。你見過雨后天空的彩虹嗎？它有七種顏色——赤、橙、黃、綠、青、藍、紫。這些顏色代表了不同顏色的光。不同色光的波長各不相同。光的波長是指光波在一個振動周期內(nèi)傳播的距離。波長最短的可見光是紫色光，波長最長的可見光是紅色光。從紅色光到紫色光，中間依次有橙色、黃色、綠色、青色和藍色的光，它們組成了一條可見光的光譜。

1納米是十億分之一米。請你換算一下，1納米是多少米？

答案：（1÷1，000，000，000）×1 米 = 0.000000001 米

你可能很奇怪，將不同顏色的顏料混合在一塊兒會變成黑色，為什么將不同顏色的光混合在一起卻變成了白色？這是因為顏料是通過吸收某種波長的光，并且反射其他波長的光來呈現(xiàn)顏色的。舉個例子，紅色顏料能吸收除紅光以外的其他顏色的光，只反射了紅色的光。紅色的反射光被我們的視網(wǎng)膜接收，于是我們就看見了紅色。不同的顏料混合在一起，它們能夠吸收不同的色光，這樣就沒有任何光線反射到你的眼中了，因此，你看到的是一團漆黑。

自己試試看！

把藍色、黃色和綠色的玻璃紙重疊在一起，你會看到什么顏色呢？

想想看，哪些顏色的光線會被玻璃紙吸收？把你的結(jié)論寫下來。

為什么不同的物體會呈現(xiàn)出不同色彩？首先是因為物體吸收或反射光的波長不同。我們看到的物體的顏色是由該物體反射光的波長決定的。

蘋果為什么是紅色？

紅蘋果之所以看上去是紅色，是因為它吸收了太陽光當中從紫色到橙色所有的色光，唯獨將紅色光反射到了我們的眼中。

茄子為什么是青紫色？

同理，茄子吸收了紅色到藍色的所有白色光，唯獨將紫色光反射了出來。

白紙和黑紙為什么顏色不同？它們分別吸收了哪些光，反射了哪些光？

科技：激光

我們知道，太陽光是多色光，可以發(fā)生色散；而不能發(fā)生色散，具有單一頻率或波長的光，則被稱為單色光。激光就是一種單色光。對比一下激光與普通電燈泡發(fā)出的光，你會發(fā)現(xiàn)：普通燈光傳播一定距離后就會散開，而激光則不會。激光的聚焦性很強，照射到單位面積上的能量也很高。科學家將激光的特殊屬性廣泛應用在各個領域。

激光讀取電子信息

我們在超市買東西，店員用激光掃描儀器在商品條形碼上輕輕一掃，就能讀取商品的相關信息。

激光通信

光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維。激光可以通過極細的光纖進行遠距離傳輸。人們將各種信息寫成編碼，通過光纖以光信號的形式傳播，大大降低了通信的成本和能耗。

激光3D 成像

激光的光束可以形成全息圖，在立體空間中展示物體的三維視覺效果。我們在一些大型演出、影視劇中都可以看到激光3D成像的神奇場景。

注意！

激光具有極大的能量，不能用來照射人的眼睛。這樣做會給眼睛造成永久性損傷，甚至導致失明。

激光雕刻

激光雕刻就是運用激光技術(shù)在硬質(zhì)材料界面上刻寫圖案和文字。用這種技術(shù)雕刻沒有刻痕，材料表面光滑，刻寫出字跡和圖案亦不會磨損。

激光眼科手術(shù)

激光直射人眼會導致失明，但如果善加利用，卻可以幫助人們改善視力。激光近視矯正手術(shù)正是通過激光切削，對角膜進行塑形，改進角膜的屈光度，從而緩解近視的程度。

現(xiàn)代激光眼科手術(shù)的安全性相當高，但任何手術(shù)都有風險。激光眼科手術(shù)最常見的問題就是過度矯正或矯正不足，需要經(jīng)過一段時間的觀察，二次手術(shù)。一部分人可能會出現(xiàn)眩光反應，即夜間將一個光點看成光團或光暈，這種狀況會隨著時間推移逐漸減輕。最嚴重的是眼角膜傷口感染，這種情況發(fā)生的概率極小，但一旦發(fā)生就會有失明的風險。因此，嚴格的手術(shù)消毒和術(shù)后維護非常重要。

實驗：有趣的光譜

不同顏色的光波長不一樣。如果將各種色光按照波長進行排列，就形成了光譜。形成光譜最簡單的方式是利用三棱鏡或光譜儀。

光譜儀是一種用于測量光譜成分的科學儀器。它可以將光信號按不同波長區(qū)分開來，從而測量不同波長的光的強度。 光譜儀不僅能區(qū)分可見光，還可以將那些肉眼看不見的電磁波，比如無線電波、微波、紅外線、紫外線、X 射線、伽馬射線等一一區(qū)分并顯示出來。

為什么要分析光譜？

一束光進入光譜儀之后，光譜儀就能確定其波長。在現(xiàn)實生活中，物體總是吸收一部分光，反射一部分光。某些波長的光被物體吸收了，就不會在光譜儀中顯示出來。因此，每一個物體發(fā)出的光都是獨一無二的，就像指紋一樣。這點在天文觀測中十分有用。大多數(shù)天體距離地球非常遙遠，除了發(fā)射飛船，科學家大多數(shù)時候是通過天體的光譜來分析其物質(zhì)構(gòu)成和運動情況的。

火星為什么看上去是紅色的？

這是因為火星土壤中含有大量氧化鐵。氧化鐵吸收了可見光中波長較短的光，比如藍光、綠光等，反射了波長較長的光，比如紅光和黃光。因此，它總體看上去就是火紅火紅的。

科學家是怎樣通過分析恒星的光譜掌握其運動情況的呢？如果這顆星朝著地球的方向運動，它的光譜就會向藍色端移動；如果這顆恒星朝著遠離地球的方向運動，它的光譜就會向紅色端移動。

可見光和不可見光有著不同的波長和不同的應用。

此外，物體的溫度與其發(fā)出的光的波長成反比。物體溫度越高，它發(fā)出的光的波長就越短。

分光儀是一種簡易的光譜儀。

讓我們做一個分光儀吧！

你需要準備的材料：

一只硬紙筒

DVD光盤

美工刀

剪刀

膠帶

黑色卡紙

制作步驟：

1.在硬紙筒靠底部的位置切出一個約45。角的縫隙，用于插入DVD光盤。

2.在這條縫隙的正對面開一個直徑約為一厘米的圓形小孔，作為觀察孔。

3.將光盤插入45。角的縫隙，用膠帶固定，充當反射鏡，將光線反射到觀察孔的位置。

4.硬紙筒立在黑色卡紙上，剪出一個略大于硬紙筒直徑的圓紙片。在圓紙片中間開出一條縫隙，用膠帶將圓紙片固定在硬紙筒的另一端。這就形成了一個衍射光柵。衍射光柵是一種重要而常見的分光元件。

5.將做好的分光儀帶到戶外，將衍射光柵對著有陽光的地方。通過觀察孔，你就能看到一道美麗的彩虹。

6.嘗試用分光儀觀察其他光源，比如霓虹燈或蠟燭，你看到了什么？

安全提示 ！

制作過程中，使用剪刀或美工刀要小心。在戶外使用分光儀時，不要將衍射光柵直接對準太陽，避免傷害眼睛！

藝術(shù)：光之魅影

俗話說，眼見為實。但多重光線疊加起來，就會產(chǎn)生視覺幻象。讓我們來做一做光影游戲，看看光線是如何讓我們的大腦判斷失誤的。

1. 哪條線段長？

上面兩條線段對比一下，紅色線段仿佛比藍色線段更長一些，但實際上，這兩條線段是一樣長的。

2.施羅德樓梯

仔細看看這一段樓梯，它既可以看作是一段從左往右向下的樓梯，也可以看作是一段倒置的樓梯。你看出來了嗎？

3.背景感知幻象

根據(jù)不同的背景，這張圖片既可以看成是兩張面對面的人臉剪影，也可以看成是一只白色的花瓶。

4.運動視幻覺

如果你盯著圖中的螺旋看一會兒，就會發(fā)現(xiàn)它居然在緩慢移動！不同的顏色和線條交錯在一起，令我們的大腦做出了錯誤判斷，產(chǎn)生了這樣的幻覺。

彩虹之影

不同波長的可見光組成了白色光，它的光譜是一道絢麗的彩虹。那么，天空中的彩虹是如何產(chǎn)生的呢？這就要研究一下陽光。雨后，空氣中的小水滴對陽光產(chǎn)生了折射效應。

當陽光進入空氣中的水滴時，光線首先被折射進入水滴，然后在水滴的內(nèi)表面發(fā)生反射，最后再一次被折射。這一系列光學變化使得太陽光被分解成不同的顏色，這就形成了七色的彩虹。彩虹現(xiàn)象說明：不同波長的光在通過介質(zhì)時，會以不同的角度折射，從而發(fā)生光的色散現(xiàn)象。

除了水滴，我們還可以用其他儀器來制造彩虹，比如三棱鏡。

下面，讓我們畫出一道彩虹吧！

彩虹的七種顏色彼此之間并不是完全獨立存在的，而是有一個連續(xù)的光譜過渡。事實上，彩虹的各種顏色是混合在一起的，很難分辨一種顏色從哪里開始、到哪里結(jié)束。比如，藍色光和青色光在光譜中處于相鄰位置，因此我們可以看到彩虹當中隱隱透出松石綠色。

根據(jù)光譜，畫出你心中那道絢爛美麗的彩虹吧！