#光的性质
原出处:TED;翻译人员: xuanyu shi 校对人员: Qiwen Lu;拆分:青争鱼Echo
如果你只能看见一种颜色那会怎么样?想像一下,比如说你只能看见红色的东西而其它所有东西对你来说都是隐形的
实际上,我们一直都是这样生活的因为我们的眼睛只能看到全光谱中微不足道的一部分。我们每天都被不同的色彩所包围但它们对人眼都是看不见的。
从携带你最爱歌曲的无线电波,到医生用来观察人身体内部的X光线,还有可用来加热食物的微波。
为了能够理解它们是如何被叫做光的,我们需要知道一些关于什么是光的问题。
光就是电磁辐射它既具有波的性质又有粒子的性质。
光波和海浪有些相似。波浪本身有大小之分,波浪就是一波一波冲上海岸,而且波浪只有在偶尔才会翻滚。
波浪的大小叫作波长,波浪多久重复一次叫做波的频率。
想像你坐在海上的一艘船里船随着波浪上下起伏如果那天赶上的波浪有较长的波长那么海浪只会让船偶尔上下起伏,或者说以较低的频率。然而,相反的,如果是波长很短的波浪,波浪之间会靠的很紧,然后你就会感觉船在明显的上下浮动,这就是以很高的频率。
不同种类的光都是光波,只不过他们有不同的波长和频率的区别。
如果你知道一种光波的波长或者频率那么你就可以知道这个光波的能量。
波长长的光波有很低的能量,然而波长短的光波有很高的能量。
这个记起来很容易,如果你想到自己在那艘船上,如果有天你去航海那天有波涛汹涌的海浪,你可能会消耗很多能量,避免被东西砸到而四处跑。但是在一个长波长的海面上,你只会晃一晃,会感觉很放松不怎么消耗能量。##2 人的感官器官 ###2.1视网膜
光的能量告诉了我们它是如何和事物相互联系的。
举个例子来说,我们的眼细胞。当我们看见事物的时候,是由于光的能量刺激了我们眼睛的感觉器官这个感觉器官叫做视网膜。我们的视网膜只对一个比较小范围内的能量比较敏感,所以那一范围能量的光被叫做可见光。
在我们的视网膜里有很多特别的感觉器官视杆细胞和视锥细胞。
视杆细胞测量亮度,所以我们可以知道有多少亮光。
视锥细胞负责我们看到的光的颜色因为不同的视锥细胞对不同能量的光感知度不同。有一些视锥细胞对那些波长很长和能量很低的光很敏感,还有一些视锥细胞对波长短能量高的光更敏感。
当光照射到我们的眼睛的时候,每一个视锥细胞测量到的能量多少就标志着我们大脑接收的颜色。
我们看见的彩虹事实上就是可见光根据本身能量的排序。
在彩虹的最上边是我们看到低能量的红色的光,另外一边是能量较高 我们所看到的蓝光。
如果光照着我们那就有我们视网膜无法识别的能量我们就不可能看见它。
波长太短或者能量太高的光波会在它到达视网膜之前被眼睛的表面吸收,
那些波长很长的光波根本没有能够刺激我们视网膜的能量。
###3.1地球的不可见光
光和光之间唯一的不同点就是它的波长。
无线电波有很长的波长,然而X光射线有很短的波长。
可见光,就是你现实可以看见的光,波长范围介于两者之间。
虽然我们的眼睛无法看到光可见光范围之外的光,我们可以创造特殊的探测器,它由其他波长的光刺激,
有点像数字眼。这些器件可以帮助我们感应那些我们自己无法看见的光。
所以,退一步,先想想这一切。即使他们是不同的从 一堆劈啪作响的火焰中感受的温暖和在一个美好的天气中太阳晒着你时是一样温暖一样的还有紫外线,我们涂防晒霜来保护自己不受他的伤害一样的事物还有你的电视,你的收音机还有你的微波炉。这些例子都是地球上的事物,都是你每天要经历的事情。###3.2宇宙的不可见光
但是,这里还有一些更惊喜的事儿我们的宇宙也散发全光谱的光。
试想一下黑夜的天空你也许觉得是你眼睛使你看到星星在闪,但那只是可见光,现在你该知道那只是全光谱中很小的一部分光。
如果我们只可以用可见光来画整个宇宙这就好像只有一种蜡笔。那很可悲。
为了能看见全光谱中的宇宙,我们必须要有合适的眼睛。这就意味着用特殊的望远镜来帮助我们看到可见光之外的光。
也许你听说过哈勃太空望远镜,也看到过它用可见光和紫外光拍摄的惊艳的照片。
但是你也许不知道在轨道上有20个太空望远镜,每一个望远镜的任务是看到全光谱的不同部分。
让望远镜作为我们虚拟的眼睛,在外太空和地球,我们可以看到一些神奇的事物。
然而最酷的事情是不考虑波长和能量,我们看见的遥远宇宙的光和我们体验和在这里学习的地球上的光是一样的。
所以,由于我们知道了X射线,紫外线,微波在地球上的物理工作原理我们可以学习研究一个遥远的恒星或星系的光然后也可以知道在那里发生了什么事。##结语
所以在日常生活中,在你所看到和看不到的时候去思考,只是了解关于自然世界的一点点就可以帮助你一直感受身边的全光谱世界。