本書(shū)是面向青少年,特別是面向小學(xué)高年級(jí)和初中學(xué)生的科普讀物。作者用一種有趣的方式介紹了現(xiàn)代物理學(xué)研究的關(guān)鍵對(duì)象光,為讀者介紹了光的性質(zhì)、光的傳播方式等基礎(chǔ)概念,回顧了光學(xué)的發(fā)展歷程,梳理了光學(xué)知識(shí)脈絡(luò),例如光的折射、反射等;展望了光學(xué)的應(yīng)用前景,比如運(yùn)用光的性質(zhì)了解太陽(yáng)大氣的成分等;還為青少年讀者們講述了目前光學(xué)領(lǐng)域的未解難題。本書(shū)語(yǔ)言生動(dòng),配有趣味圖解,方便青少年輕松閱讀,加深對(duì)知識(shí)的理解。
光是什么?
光是波,也是粒子。
光繪制出了我們眼中五彩斑斕的世界,
也時(shí)時(shí)刻刻以我們看不見(jiàn)的方式四處傳播。
光是我們生活中不可或缺的存在,
也是人類探索宇宙的向?qū)А?br />讓我們跟隨物理學(xué)家的腳步,
了解光的性質(zhì)、分類、傳播方式和應(yīng)用,
傾聽(tīng)那些會(huì)發(fā)光的秘密吧!
我們都是光的后裔
想象一下 :某天凌晨,我們從睡夢(mèng)中醒來(lái),輕輕地睜開(kāi)雙眼,雖然周圍一片黑暗,什么也看不到,但是,不一會(huì)兒我們就可以看到室內(nèi)物品的一些模模糊糊的輪廓了。這是因?yàn)榉块g里微弱的光線進(jìn)入眼睛,刺激了視網(wǎng)膜中的視細(xì)胞。在黑暗的環(huán)境中,我們的眼睛雖然有感知微弱光線的能力,能看見(jiàn)東西的輪廓,卻很難分辨出事物的具體形狀和顏色。
現(xiàn)在,讓我們按下開(kāi)關(guān),打開(kāi)電燈。天花板上燈發(fā)出的光會(huì)以每秒30萬(wàn)千米的驚人速度瞬間照亮整個(gè)房
間。從電燈中發(fā)出的光會(huì)向四面八方分散,碰到物體或墻壁后,被吸收,被反射和折射。那些被反射的光,則會(huì)再次進(jìn)入我們的眼睛。
事物似乎在用它們特有的顏色和亮度來(lái)展現(xiàn)自己。
現(xiàn)在,我們打開(kāi)窗簾,看向外面。東方漸露魚(yú)肚白。雖然太陽(yáng)還躲藏在地平線下,但是陽(yáng)光斜射到了大氣中,漸漸喚醒還在睡夢(mèng)中的大氣。大氣伸了伸懶腰,暗藍(lán)的天空下,地平線附近開(kāi)始染上紅色。幾分鐘后,紅色的大氣不知不覺(jué)變成了黃色,準(zhǔn)備迎接太陽(yáng)。太陽(yáng)光照射到大氣中,大氣又將陽(yáng)光散射出去,在天空中形成了朝霞與藍(lán)天交相輝映的美麗圖景。怎么樣,只是想
想就很讓人沉醉吧?
終于,太陽(yáng)徐徐升起。太陽(yáng)的光離開(kāi)太陽(yáng)表面,僅僅耗時(shí)8分鐘多一點(diǎn)就能到達(dá)地球。讓我們感受一下陽(yáng)光吧,它給地球帶來(lái)了活力,也是所有生命體的能量之源。燦爛的陽(yáng)光照耀著我們的城市和周圍的村莊;植物開(kāi)始進(jìn)行光合作用,把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái);動(dòng)物會(huì)吃掉植物,獲取部分能量。這樣,經(jīng)過(guò)食物鏈的傳遞,能量會(huì)進(jìn)入我們體內(nèi),滋養(yǎng)我們的身體。所以說(shuō),如今,我們之所以能夠活力四射地度過(guò)每一天,就是因?yàn)樘?yáng)為我們提供了能量。
由此可見(jiàn),我們都是光的后裔。
高在賢,首爾大學(xué)物理系畢業(yè),韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)物理學(xué)博士。目前任韓國(guó)翰林大學(xué)教授,從事激光光譜學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)和研究。曾在《韓國(guó)日?qǐng)?bào)》《世界日?qǐng)?bào)》等報(bào)刊開(kāi)設(shè)科普連載專欄并舉辦多場(chǎng)科普講座。希望通過(guò)這本書(shū)讓讀者感受到光學(xué)之美。
1 奇妙的波
我們身邊隨處可見(jiàn)的波 ? 003
波的傳播方向 ? 005
波的基本要素 ? 006
計(jì)算波速 ? 010
傳遞光的物質(zhì) ? 012
光是波,也是粒子 ? 016
2 光的直射、反射和折射
光的直射和反射 ? 039
圖像在鏡子中的形成過(guò)程 ? 041
光的折射 ? 043
物體在水中看起來(lái)彎折的原因 ? 046
光通過(guò)折射,變成了彩虹 ? 048
利用光能 ? 052
光承載信息 ? 055
3 不可見(jiàn)光和可見(jiàn)光
能量或大或小的電磁波家族 ? 021
可見(jiàn)光 ? 023
紅光之外的光 ? 027
紫光之外的光 ? 031
4 明亮的光,黑暗的光,彎曲的光
波和波的相遇 ? 061
光的干涉現(xiàn)象 ? 064
揭開(kāi)13億年前的秘密 ? 067
光的衍射 ? 070
5 用光繪成色彩斑斕的世界
眼睛和視細(xì)胞 ? 079
視錐細(xì)胞使我們領(lǐng)略多彩的世界 ? 082
產(chǎn)生新顏色的一種方法相加 ? 084
產(chǎn)生新顏色的第二種方法相減 ? 086
適當(dāng)?shù)姆瓷洳拍茱@現(xiàn)事物的美麗 ? 089
6 光的誕生與進(jìn)化
燃燒帶來(lái)的光 ? 095
率先登場(chǎng)的白熾燈 ? 096
電燈主力軍日光燈 ? 099
電燈的未來(lái)LED ? 102
顯示屏的光 ? 106
未來(lái)的燈光 ? 108
7 宇宙,請(qǐng)多指教
尋找宇宙的秘密 ? 113
原子舞,分子舞 ? 115
分光的方法 ? 119
原子的舞蹈刻在光譜上 ? 121
光譜學(xué)的用處 ? 125
8 探索新的光學(xué)
尋找新的光 ? 131
光學(xué)傳感器 ? 135
數(shù)字時(shí)代的連接網(wǎng) ? 137
結(jié)束光的探索之旅 ? 139
結(jié)語(yǔ) ? 142