光学与我们的生活

光学与我们的生活如果说眼睛是心灵的窗户，那么，光就是打开我们眼睛与外面世界大门的钥匙。光，无处不在，在我们的生活中，在我们的周围。没有了光，我们的生活会怎样？没有了光，我们的世界又会怎样？奇异的日食、蔚蓝的天空、红色的落日、绚丽的霞光、美妙的彩虹、神秘的海市蜃楼等这些美妙的景象无不令人心醉着迷，但在这些美景的背后又隐藏了多少科学界的奥秘等待着人们去探索，去发现。光,准确的定义是人类眼睛可以看见的一种电磁波，也称可见光谱。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400-700毫米之间。人们看到的光来自于太阳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。光分为人造光和自然光。自身发光的物体称为光源，光源分冷光源和热光源。人眼对各种波长的可见光具有不同的敏感性。实验证明，正常人眼对于波长为555纳米的黄绿色光最敏感，也就是这种波长的辐射能引起人眼最大的视觉，而越偏离555nm的辐射，可见度越小。了解光，了解光学，我们才能更好得去发现生活中的光，体会不一样的大自然。光学，是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。传统的光学只研究可见光，现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述；同时，光具有波粒二象性，需要用量子力学表达。光学的一个重要的分支是由成像光学、全息术和光学信息处理组成的。自20世纪50年代以来，人们开始把数学、电子技术和通信理论与光学结合起来，给光学引入了频谱、空间滤波、载波、线性变换及相关运算等概念，更新了经典成像光学，形成了所谓“博里叶光学”。再加上由于激光所提供的相干光和由利思及阿帕特内克斯改进了的全息术，形成了一个新的学科领域——光学信息处理。光纤通信就是依据这方面理论的重要成就，它为信息传输和处理提供了崭新的技术。光子信息系统的空间带宽和频率带宽都很大，带宽和连接性的彻底改善将使系统的信息交换和传递更加通畅。这一优异特性已在现代光通信中得以充分体现，或者说近十年光纤通信的迅猛发展恰恰是光子技术促成的光纤通信的容量从原理上讲比微波通信大1万倍到10万倍以上，一路微波通道可以传送一路彩色电视或1千多路数字电话信号，而一根光纤则可以同时传送1千多万甚至1亿路电话。光纤通信的应用领域很广泛，主要用于市话中继线。光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到广泛应用。长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现已逐步使用光纤通信，并形成了占全球优势的比特传输方法。光在我们的周围，光学渗透着我们的生活。大自然的很多光现象和光奇观都有一定的科学依据和原理。科学研究表明，地球大气中充满了尘埃和其他悬浮微粒，大气并非完全透明。蓝天、白云、红日其实都是太阳光被大气散射的结果。虹霓现象是大气中的水滴对阳光折射色散和全反射所产生的综合效应。海市蜃楼，究其成因，它是由光的折射产生的一种现象，是光在密度分布不均匀的空气中传播时产生的全反射现象。光是地球生命的来源之一。光是人类生活的依据。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒质。据统计，人类感官收到外部世界的总信息中，至少90％以上通过眼睛„„当然，大自然还有很多光学现象我们还无法解释，而现代光学的发展又极其迅速，现代光学的应用方面还存在着诸多问题，这些都需要我们去探索，去思考，去解决。我相信，光，不只是给大自然的一切赋予生存