生活中的光学
生活中的光学 摘要:光是人们生活中最长见的物质之一,无
处不有光的影子,每天从睡梦中醒来,我们的眼睛最先接触到的就是光。光学在人们的日常
生活中有着广泛的应用,从自然光、照明、摄影到激光、光纤通信、3D 电影,无一不是光
学的应用。本文就光的不同性质在生活中产生的现象以及其应用做一个简要的介绍,以使大
家对光学在生活中的应用有一个初步了解。
关键字: 光学 生活
正文:光是在人们的生活中占据着重要的地位,可以说是任何事物都无法取代的,没有光,
就没有这五彩缤纷的世界,世界将一片黑暗,没有了光,就不可能有现在这个世界。从古代
开始,人们便对光学有了一定的了解,但是由于人们的认识所限,不可能对世界上的各种光
学现象作出合理的,科学的解释。随着科技的发展,人们对光的认识也不断加深,能够合理
地解释各种光学现象,并能利用光更好的为人们服务。下面我们来针对生活中的光的不同特
性产生的现象来揭开生活中一些现象的神秘的面纱。
1.光的直线传播
中国有句俗语叫做“未见其人,先闻其声” 这正是由于光和声音的不同性质而产生的
现象,光的波长较短,而声波的波长较长,根据波的衍射原理,与障碍物尺寸相差不大的波
长的波可以产生明显的衍射现象,因而声音可以绕过墙壁等障碍物传播到人的耳朵里,而光
却不能绕过墙壁等障碍物传播到人的眼睛里。
因为光的波长较短所以衍射现象不明显,因此在宏观上可以认为光沿直线传播。光沿
直线传播这一特性在生活中也得到了广泛的应用,例如射击时的瞄准,激光准直等现象。光
的直线传播还形成了一些特有的现象,日食和月食的形成原理都是由于光的直线传播。具体
的形成原因如下:日食是在同一直线上的太阳、月亮和地球之间,月亮把太阳光挡住,致使
地球上的局部地方,即使是白天,也看不到太阳或只看到残缺的太阳,太阳完全被遮住称为
日全食,遮住部分称为日偏食。 而月食,是在同一直线上的地球把太阳光遮住,致使在晴
朗的夜空,月亮也变得黑黑的,同样月食也分月全食和月偏食。 在我国古代的时候,由于
人们不了解月食的形成原因,迷信地认为发生月食是将要有大的灾难,因此古时人们把月食
叫做“天狗吃月亮“,现在我们知道,日食和月食都是光的直线传播规律的一个自然而然的现
象。光的直线传播还产生了小孔成像等现象,在晴朗的天气可以直观的看到树林中光线直线
传播的现象。
2. 光的反射
光的反射在生活中也有广泛的运用,最常用的应该属于大家常见的镜子,由于光的反射,
镜子可以把接收到的光反射过来,这样人就可以在镜子中看到自己的样子。由于光的反射线
总是与入射线分居法线两边,且与法线夹角相同,如果把镜子的面做的不是很平整,那么在
镜子中看到的像就发生拉伸或扭曲,这就是哈哈镜的原理,哈哈镜表面做的不平整,当人从
镜子中看到自己的扭曲的像时会忍不住哈哈大笑,哈哈镜因此得名。
汽车的后视镜也运用了光的反射原理,汽车后视镜作出凹面,后面的景物反射回人眼时
就缩小了,因此可以在很小的镜面中看到后面的大面积景物。光的反射在交通工具另一应用:
高速公路上的标志牌都用" 回归反光膜,, 制成, 夜间行车时, 它能把车灯射出的光逆向返回, 所
以标牌上的字特别醒目. 另外运用各种曲面对光的不同反射作用可以使光汇集或发散,手电
筒里的反射镜就是运用这个原理将从小灯泡发出的光反射后沿直线射出。
3. 光的色散
白光是由赤橙黄路青蓝紫七种不同颜色的光复合而成的,白光的色散也在生活中产生了漂亮的景象,彩虹便是其中之一。
彩虹是太阳光穿透雨的颗粒时形成的。原本光是笔直行进的,但它也具有一旦进入水中就会折射的性质。因此太阳光在通过雨的颗粒时就会折射。此时,由于光折射的角度因颜色而各异,所以七种颜色会以各自不同的角度折射。所以七种颜色会很漂亮地排列起来。这就是形成彩虹的原理。因为彩虹呈现于与太阳方向相反的天空,所以想在雨后看彩虹时要背对着太阳。
4. 激光
激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。 激光的特点: 1. 定向发光 。2. 亮度极高3. 颜色极纯。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出,能量密度自然极高。 激光器输出的光,波长分布范围非常窄,因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例,其光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米,是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见,激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。 此外,激光还有其它特点:相干性好。激光的频率、振动方向、相位高度一致,使激光光波在空间重叠时,重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉,所以激光是相干光。而普通光源发出的光,其频率、振动方向、相位不一致,称为非相干光。 闪光时间可以极短。
目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔(包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等)、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。
总结:以上分析了生活中光学的一些特性在生活中产生的现象以及其运用,相信通过上面的介绍,我们生活中的光学有了一个初步的认识。相信随着科技的发展,人们一定会在光学领域做出更多的研究,更好地应用于我们的生活中。
参考文献
【1】 廖延彪 。光学原理与应用第一版。北京。电子工业出版社
【2】 赵凯华 。光学。北京。北京大学出版社
【3】 姚启钧. 光学教程. 北京. 高等教育出版社