欣赏物理学-光的美丽

光的美丽物理与电子工程学院材料物理12-01李鹏洋541211020122光是人眼可以看见的一系列电磁波，也称可见谱。在科学上的定义，光是指所有的电磁波谱。光是由光子为基本粒子组成，具有粒子性与波动性，称为波粒二象性。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。对于可见光的范围没有一个明确的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波长在380～760nm之间。人们看到的光来自于宇宙中的发光物质（例如恒星）或借助于产生光的设备，包括白炽灯泡、荧光灯管、激光器、萤火虫等。什么是光彩虹，又称天虹，简称虹，是气象中的一种光学现象，当太阳光照射到半空中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光谱，彩虹的七彩颜色究竟是哪七种有不同的说法，东亚、中国对于七色光来说最普遍的说法是（从外至内）：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫或红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，而西方常用的排色则为后者去掉靛色而成为六色。上帝的画笔彩虹其实只要有空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象，彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现，这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗，而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近，在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，亦可以制造人工彩虹。极光是由于太阳带电粒子进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空出现的彩色发光现象，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。在南极称为南极光，在北极称为北极光。上帝的魔法棒极光多种多样，五彩缤纷，形状不一，绮丽无比，在自然界中还没有哪种现象能与之媲美。任何彩笔都很难绘出那在严寒的两极空气中嬉戏无常、变幻莫测的炫目之光。极光有时出现时间极短，犹如节日的焰火在空中闪现一下就消失得无影无踪；有时却可以在苍穹之中辉映几个小时；有时像一条彩带，有时像一团火焰，有时像一张五光十色的巨大银幕，仿佛上映一场球幕火影，给人视觉上以美的享受。自然的力量—闪电是一种自然现象，通常是暴风云（积雨云）产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。正负电荷克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米)，但最长可达数千米。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。闪电击中自由女神像新浪科技讯北京时间10月13日消息，据国外媒体报道，纽约摄影师杰伊·菲恩上月底在曼哈顿炮台公园市夜间的暴风雨中拍下了壮观瞬间，一道闪电击中了自由女神像。他的这张照片有望赢得完美照片之称。9月22日晚，菲恩端着照相机在暴风雨中度过近2小时，拍了80多张照片，之后，8:45分他拍到这张特别的闪电照。菲恩先生40多年来一直希望拍到这一时刻，现年58岁的他表示，看到这张照片自己惊呆了。他说：“我留意过天气预报，所以我知道暴风雨要来，那就像是一个重要机会。我准备好等待着，闪电终于来了，我拍了81张照片，最后拍到这一张。意识到发生了什么事之后我惊呆了。运气真的是太好了，这是一生一次的机会。它是那种我有生以来第一次看到的照片。”灯光，让城市更美好城市，让生活更美好是中国2010年上海世界博览会的主题，我觉得这句话应该还有个下联，那就是灯光，让城市更美好。现如今，我们的世界已经离不开光了，没有光的城市夜晚一片漆黑。相反，每当夜幕降临，灯光打开，城市就像一位少女，静谧、温馨，是那么的美丽，相信没有灯光绝不会达到如此效果。激光最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。激光激光应用很广泛，主要有激光打标、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等。我国激光产业的下游需求主要是激光加工、光通讯、激光测量、激光器、激光元部件、激光医疗，其市场份额分别为43.5%、25.7%、14.3%、6.1%、4.8%、3.7%。激光的理论基础起源于大物理学家‘爱因斯坦’，

1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘光与物质相互作用’。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。天文学家相信，外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。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。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，而且它是人类创造的。激光的颜色激光的颜色取决于激光的波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被刺激后能产生激光的那种材料。刺激红宝石就能产生深玫瑰色的激光束，它应用于医学领域，比如用于皮肤病的治疗和外科手术。公认最贵重的气体之一的氩气能够产生蓝绿色的激光束，它有诸多用途，如激光印刷术，在显微眼科手术中也是不可缺少的。半导体产生的激光能发出红外光，因此我们的眼睛看不见，但它的能量恰好能"解读"激光唱片，并能用于光纤通讯。但有的激光器可调节输出激光的波长。应用领域激光的应用领域非常广，激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。激光通信是激光在大气空间传输的一种通信方式。激光大气通信的发送设备主要由激光器（光源）、光调制器、光学发射天线（透镜）等组成；接收设备主要由光学接收天线、光检测器等组成。激光在美容界的用途越来越广泛。色素沉着，如太田痣、鲜红斑痣、雀斑、老年斑、毛细血管扩张等，以及去纹身、洗眼线、洗眉、治疗瘢痕等；而2013年以前一些新型的