人類對光的控製 zt (圖)

zt 人類對光的控製 　 　　從科學進展的原動力上來說，研究一件事物，就是為了更好的應用它為人類服務，對光的研究也不例外。在從根本上掌握了光是什麽，光是如何產生的，光的各種顏色等基本問題之後，人們開始使用不同的方法去控製光，以滿足不同的需要。 　　透射：光在傳播過程中如果遇到這樣一種物質，其電子的激活能遠遠高於或遠遠低於光子的能量，所以不吸收任何光子，光可以毫不受影響地穿過，這就是光的透射。不過由於能量不同，一種物質對某種光是透明的，對其他光可能就是不透明的。例如高頻的γ射線和x射線能夠很容易的穿過玻璃，而低頻的紫外線和紅外線卻被擋在一側。這樣就可實現對光的過濾，為了得到很好的單色光許多光學儀器都使用濾波片，應用的就是這一原理。 　　吸收：與透射情況相反，當光波的能量與材料電子的激活能相近時，光子便會被電子吸收，使之能量升高，擺脫核的束縛，並通過碰撞將部分能量傳給原子核，加劇核的運動，使物體的宏觀溫度上升。冬日穿深色服裝就是為了最大限度的吸收太陽光，達到保暖的目的。 　　反射：不同材料的原子核對核外電子的束縛也是不同的，很多物質例如各種金屬、玻璃的電子受束縛都比較弱，尤其是最外層電子，可以自由移動。此類電子吸收入射光子的能量之後運動加劇，並不把能量傳遞給臨近的原子核，而是將能量以與光的形式反射出去，並與入射光的頻率相同。人們從鏡子中可以看到一個與實際完全相同的像，利用的就是這一原理。 　　折射：入射光的頻率接近電子的本征振動頻率時，會深入物體內部，引起電子的微小振動，將能量傳給原子核，核再使光波以原來頻率透出物體，但這個過程需要一定的時間，使得光同時在介質和空氣中傳播。由於速度不同，會在界麵處形成一個折點。雨後彩虹的出現，就是大氣對陽光折射形成的。 　　以上介紹的是光傳播的最基本的原理，根據此我們可以選擇不同的材料，設計不同的光路，滿足不同的需要。到此我們可以通過點亮一盞燈製造光，然後用黑瀝青吸收掉來消滅光，並能夠量度它，改變其行進軌跡，甚至使它減速慢下來。利用光我們可以推進空間飛行器，或者傳輸電話信號，此外還可以用它進行外科手術。如此看來人們已經能完全控製光了，其實不然，人們過去一直很難做到：讓光暫停，也就是說在光運行的軌跡上使其停止，然後完全按照原來的樣子再將其釋放。