研究动机： 我这次会选「光对植物的影响」这个题目的原因是：世界上到处都是植物，而且我知道植物在生长的过程中，一定需要适度的阳光，所以我想要了解光的强弱对植物的生长是否有影响；不同的光对植物的生长是否有影响；不同颜色的光对植物的生长是否有影响。研究目的： （一）光的强弱，对植物生长的影响？（二）不同颜色的光，对植物生长的影响？（三）光的强弱，对植物生产养分的影响？研究结论与建议：实验一、光的强弱，对植物生长的影响 从这个实验中，发现 (一)25W下的植物长的最快，平均每天长，因为25W的光最强，所以植物有足够的光线可以使自己快速生长。 (二)8W下的植物长的最慢，平均每天长，因为8W的光线最弱，所以植物没有足够的光线可以使自己生长。实验二、不同颜色的光，对植物生长的影响从这个实验中，发现（一）在8W的叶子加上碘液，发现颜色稍淡，可能是因为8W的灯光不够强，无法使植物大量的制造养分，因此颜色较淡。（二）在25W的叶子加上碘液，发现两个的颜色都差不多，颜色较深，可能是因为25W的光线已足够植物制造养分，所以在25W灯光下的植物，养分较多。实验三、光的强弱，对植物生产养分的影响从这个实验中，发现（一）在8W的叶子加上碘液，发现颜色稍淡，可能是因为8W的灯光不够强，无法使植物大量的制造养分，因此颜色较淡。（二）在25W的叶子加上碘液，发现两个的颜色都差不多，颜色较深，可能是因为25W的光线已足够植物制造养分，所以在25W灯光下的植物，养分较多。一、光的强弱，对植物生长的影响？（一）从实验中发现，绿豆的茎都长的特别高，可能是因为给植物光照的时间不够，导致植物的叶子特别少，而茎却特别高，所以在实验中，植物高度的差异性很小，在下次实验的时候，光的瓦数差异要更大，光照的时间要很久，才能做出差异性较显著的实验。（二）当初，是把为发芽的绿豆埋进去，但是，每颗绿豆发芽的时间都不一样，导致实验有误差，下次做实验，应该把一样高的芽放在一起，才能减少实验的误差。二、光的颜色，对植物生长的影响？ 我们发现不同波长的光对植物生长发育有不同的影响。植物在行光合作用过程中，并不是所有波长的光能都可利用，光线中的红光与蓝光(红色光的波长范围为640-740nm，蓝色光为420-490nm)是被植物吸收最多的，并能促进叶绿素的形成，具有最大的光合活性(行光合作用的能力)。绿光容易被绿色叶子反射和透射，因此很少被吸收利用。但是在本次的实验中观察到照射紫光的绿豆长的最高,其次才是照射蓝光与红光的绿豆,是否还有其他的重要因素影响本次的实验，导致实验结果不如预期，是一个值得探讨的好问题。 三、光的强弱，对植物生产养分的影响 ？ 从实验中发现，植物滴上碘液以後，并没有明显的差距，可能是因为光照的时间不够久，导致叶子的养分都被拿来使用。在摘下来以後，都处於阴暗处，导致养分拿来供给叶子，使得实验并没有明显的差距，在下次的实验中，让植物照光时，照得久一点，并且放置在有阳光的地方，才能避免养分的流失。
形形色色的光现象在实际生活当中，有很多有趣而奇 妙的光现象。大到吸引全球注意力的日 食、月食，小到肥皂泡上的彩色图案， 只要你留心，随时都能发现自己身边的 光现象。不过，你有没有思考过它们的 原因呢？其实，这些光现象很多都可以 用我们学过的波的知识来解释，现在就 让我们去看一看自己身边奇妙的光现象 吧物理论文——形形色色的光现象 广义范围内的光指全部电磁波。迄今为止，所知的 最长波长为107米左右，最短波长为10-15米左右。 可见光指能引起人视觉的电磁波，其波长约在 ×10-7～×10-7米，它包括从红光到紫光的各 种单色光 。 下面我们将针对可见光谈以下几个问题： 1 光的传播 2 光的反射 3 光的折射 4 光的衍射 5 光的干涉 6 光的散射 7 极光物理论文——形形色色的光现象 一、光的传播 在均匀介质中光沿直线传播。 这条性质我们是司空见惯了。也正 是光的这条性质，使人们费了很大劲才 弄清光的波动性质。究竟有什么现象是 光的直线传播造成的呢？就让我们看一 下吧。物理论文——形形色色的光现象 日食、月食是一重要的 天文现象，是光在同一种均 匀介质中沿直线传播的例 证。物理论文——形形色色的光现象 日全食、日偏食和 日环食 月球的影可以分为本影、半影和伪半 影三部分。月球绕地球的轨道和地球 绕太阳的轨道都不是正圆，所以日、 月同地球之间的距离时近时远。因 此，在日食时，观察者在本影范围看 到太阳全部被月球遮住，称为日全 食；观察者在半影内则见到太阳部分 被月球遮住，称为日偏食；观察者在 伪本影内见到太阳的中间部分被月球 遮住，周边剩下一个光环，称为日环 食。当月球绕地球运行到太阳与地球 之间几乎与太阳同起同落时，从地球 上见不到月球，这时称为朔，日食现 象发生在朔的时候。朔的周期约为 天。但不是每隔天都发生一次日 食，原因是月球绕地球运行的轨道平 面和地球绕太阳运行的轨道平面不完 全重合，两者之间有5°9’的平均夹 角。所以只有当朔时太阳离两个轨道 平面的交点在某一角度以内时才会发 生日食。物理论文——形形色色的光现象 月全食、月偏食与半影月食 月食是月球进入地球阴影，月面变暗的现象。地球在背着太阳的方向 有一条阴影，叫地影。地影分为本影和半影两部分。本影没有受到太 阳直接射来的光，半影受到一部分太阳射来的光。月球在绕地球运行 过程中进入地影后就发生月食。月球整个都进入本影发生月全食；部 分进入本影发生月偏食。月全食和月偏食叫本影月食。有时月球只进 入半影而不进入本影，发生半影月食。 当地球处在太阳与月球之间时，月球朝向地球的一面照满太阳光，从 地球上看月球，月球呈光亮的圆形，这叫望。望的周期与朔相同，月 食只能发生在望的时候。但由于地球与月球运行轨道不在同一平面， 而有一个5°9′的夹角，不是所有望的时候都发生月食。只有当月球 运行到两个轨道平面的交点附近时，月食才可能发生。物理论文——形形色色的光现象 由于地球的本影比 月球大得多，在月 全食时，月球会会 完全进入地球的本 影区内，因此，绝 不会出现月环食这 种现象。 发生月食时， 地面上的观测面积 很大，可覆盖半个 地球，只要是天气 晴朗的夜空就能看 得到。物理论文——形形色色的光现象 本影区是光线完全射不到的地方。点光源生成的影区 周围可以出现亮边，这是由于光的波动性，光遇到障 碍物后，发生衍射的结果。发光体越大，本影区越 小。如白炽灯下的人影很清楚，荧光灯下的人影十分 模糊，就是两者比较而言，白炽灯可看成是点光源， 发光面小；荧光灯的发光面就比白炽灯大得多。医院 里外科手术用的无影灯，就是在一个很大的圆形灯罩 里交错排列或呈环形排列几个到10多个灯球，每个灯 球里有一个镜面灯泡，灯炮下半部的内壁上涂有一层 铝，把光线均匀柔和地反射到整个灯球上。这样，各 个灯球都能把光线照射到手术台上，既保证有足够的 亮度，同时又不留任何影子。物理论文——形形色色的光现象 星光闪烁 夜晚，天上的星星，特别是地平线附近的星星，常以震动的形 式急速变化。时明时暗，上下跳动，左右摇晃。而且有时颜色也 有变化，这就使所谓的星光闪烁，或者说是星星“眨眼”。这是由 于大气处于经常不断地运动中，空气密度也相应地不断变化。又 因为不同光波的折射率是不同的，所以看起来，位置和颜色都不 断地变化。 来自地平线附近的星光，由于穿过的大气层厚，又由于底层大 气变化大，所以闪烁显著。地面的发光物也会有同样的闪烁现 象。 星光闪烁往往反映出大气的不稳定，是天起变化的征兆，所以 有“天上星星跳，风雨就来到”的谚语。 同样的原因，在炎热的夏季，地面上的目标物，由于强烈的增 热，空气密度变化大，大气层不稳定，折射率不断变化，远处看 起来一些树木、房屋等会产生晃动，气象学上称为闪晃。这中闪 晃也和星星闪烁一样，是天起变化的征兆，因为这是大气层不稳 定的表现。物理论文——形形色色的光现象 假设地球表面不存在大气层，那么 人们观察到的日出时刻与实际存在的大 气层的情况相比将延后 。这是由于太阳 光在不均匀的大气层中传播发生弯曲的 原因。海市蜃楼也是介质不均匀造成的 众人皆知的现象。这些现象等说到折射 时再详细说明。物理论文——形形色色的光现象 二、光的反射 我们能够看到的物体有的是光源（自己能发出光 线），有的则是因为它们能反射光。光的反射分为镜 面反射和漫反射，而以漫反射最为常见。光线经光滑 面发生的反射现象。镜反射遵循反射定律，反射光线 是有规律的。平面镜、球面镜及各种曲面的反射都是 镜反射。镜反射能生成各种像，并在适当位置和范围 内能观察到。在现实中，大量的反射都不是在光滑面 上进行的，反射面是粗糙的。在粗糙的表面进行的无 规则反射叫漫反射。漫反射的光线能到各个方向，但 就其中的每条光线而言，都遵循反射规律。一般物 体，我们之所以能从各个方向看到它，就是漫反射的 结果。漫反射在实际中有广泛的应用。物理论文——形形色色的光现象 我们常见的平面镜的反射就是镜面 反射。平行光经镜面反射仍平行。很多 时候我们都利用镜面反射，但有时镜面 反射却是我们要避免的。比如教学用的 黑板，如果太光滑就会造成很多同学看 不清字。这是因为反射光大部分光沿与 镜面反射的路径传播。这时只要把黑板 弄粗糙一些即可。物理论文——形形色色的光现象 当光射到两种媒质界面，只产生反射而不产生 折射的现象叫全反射。当光由光密媒质射向光 疏媒质时，折射角将大于入射角。当入射角增 大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在 光疏媒质中将不出现折射光线，只要入射角大 于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是 全反射。所以，产生全反射的条件是：①光必 须由光密媒质射向光疏媒质。②入射角必须大 于临界角。由于镜面反射常常造成光的能量损 失，常常用全反射透镜代替平面镜。潜望镜就 是这样做的。全反射的应用很广，如改变光的 传播方向、测量折射率和传导光束等。物理论文——形形色色的光现象 三、光的折射 光的折射满足折射定律。其内容如下：①折射线、法线、入射线在同 一平面内。②折射线、入射线在法线的两侧。③折射角的正弦与入射 角的正弦的比值是一常数。 光由光速大的媒质进入光速小的媒质，光线将向法线偏折，即光线配 法线的夹角变小。 在水底有一束光源，光束达到水面然后折射到空气中，当然，也有一 部分光线产生反射。当入射角加大时 ，更多的光线产生反射。当入 射角大于或等于临界角时，发生全反射。临界角是由两个介质的折射 率来决定的： n 是两个介质的折射率。 nair water sinθ nair / nwater crit物理论文——形形色色的光现象 在地球上观察日出时，太阳发出的光线进入大 气层经过无数次折射才映入观察者的眼帘，观察者 认为光是直线传播的，所见太阳好像在如图1-40所示 的S′处的“太阳”乃是阳光经过大气层折射后形成的 虚像。实际上这时的太阳S还在地平线以下。物理论文——形形色色的光现象 透过燃烧得很旺的炉火 上方空气看炉火另一侧竖立 木棍，发现木棍不规则地左 右晃动变得弯曲了，如图所 示，这是由于人眼所见木棍 的虚像密度分布变化的气流 飘移。物理论文——形形色色的光现象 雨后初晴的早晨或傍 晚，或者远处还落着小雨， 另一边又在出太阳，常观察 到天空出现彩虹，这是由于 光的折射产生的色散现象， 如图所示，太阳光进入水滴 后，因各色光的折射率不同 而产生色散。实际上是一部 分光线反射，一部分光线折 射进入水滴，在水滴里面发 生内部反射（全反射）然后 再从水滴折射而出，人眼可 见各色光。物理论文——形形色色的光现象 眼睛 视觉器官。眼睛和照相机相似，一部分是光学成像系统，能够保证在视网膜上形 成外界物体清晰的像；另一部分是与照相底片相似的感光层，即视网膜上的感光 细胞及其外段的光敏色素。 眼球近似于球体，内部的角膜、水样液、晶状体及玻璃体构成屈光系统，起到一 个双凸透镜的作用。眼睛比照相机机构要复杂得多。除了有一套自动调节控制机 制外还能把光携带的信息变成神经电信号并经过初步加工处理传到大脑。 眼睛有一套自动调节控制机制，即能使远处的物体成像在视网膜上，也能使近处 的物体成像在视网膜上。其原因是晶状体本身是有弹性的，可以靠周围肌肉的运 动改变它的表面的弯曲程度，从而改变其焦距。因此眼睛是一种精巧的变焦距系 统。眼睛要看清一个物体，除了像要成在视网膜上以外，还需要成在视网膜上的 像足够的明亮，这主要靠瞳孔的调节，瞳孔的大小是可以改变的，改变它就可以 控制进入眼球的光线的多少，它的作用像照相机的光圈。另外眼睛要看清楚一个 物体还要满足第三个条件，就是物体的两端对眼睛光心所张的视角要大于1分。当 物体对眼睛所张的视角小于1分的时候，在视网膜上所成的像就会落在同一个感光 细胞上，整个物体看上去就会缩成了一点无从分辨。 物体上射出的光一部分进入眼睛在视网膜上成一实像，我们就看清了物体。眼睛 不仅能看清物体，而且还能看清物体通过光学系统所成的虚像，虚像是反射光线 或折射光线的反向延长线形成的，但这些反射光线或折射光线进入眼睛后能在视 网膜上成一实像。 人们眼球的焦距只有厘米左右，所以观察的物体一般总在眼睛的两倍焦距以 外，它在视网膜上所成的像是缩小倒立的实像，由于长时间的感受已养成习惯， 脑神经能清楚地识别各种物体，不至有上下倒置、左右易位的感觉。物理论文——形形色色的光现象 近视眼 一种远点为有限距离的非正常眼，这种眼睛的折光本 领比正常的眼睛大些，或者角膜到视网膜的距离比正 常的眼睛长些。晶状体在曲率最小的时候，也不能把 平行光束会聚在视网膜上（而是聚在视网膜前），这 种眼睛远点不是无限远，只适于看较近的物体，近点 也比10厘米小，要使这种眼睛能够看清楚无限远的物 体，必须把物体在视网膜前所成的像，移到视网膜 上。矫正近视眼的方法是配带一副用凹透镜做的眼 镜，利用这种透镜对于光束的发散作用可以使得物体 所成的像远一点，刚好成在视网膜上。青少年多患近 视眼，因此应该注意眼睛的保健
社区噪声调查报 前言： 人群拥挤，交通繁忙，商品交易，吵闹的娱乐和各种应酬宴会造成了城市生活的喧哗景象。早在古罗马时，因货运马车铁轮压在铺石路上发出的铿锵声而破坏睡眠以至惹怒的人们制定法律以控制车轮的运行。另外，中世纪欧洲的一些城市也限制马匹和马车的行走，以保障居民的睡眠。 过去的噪声问题是无法与现代社会因噪声带来的困扰相比拟的。现今的噪声负荷和机械的嘈杂声困扰着我们的生活，它们不仅造成人们的烦恼，而且也危害到人们的健康。这一问题随着经济的发展而加重。 认定噪声作为严重危害健康的公害是在近代。接触有害噪声带来的健康影响现今已被看作十分重要的公共卫生问题。 目前的大中城市中，主要有以下噪声源： （1）交通运输噪声。城市交通业日趋发达，给人们工作和生活带来了便捷和舒适，同时也促进了经济的发展。但不能不看到，随着城乡车辆的增加，公路和铁路交通干线的增多，机车和机动车辆的噪声已成了交通噪声的元凶，占城市噪声的75％。据统计表明，北京是世界有名的噪声污染城市。虽然城市车辆不及日本的十分之一，噪声程度却比日本高出1倍。特别是一些临街的建筑，受害极重。 （2）工业机械噪声，这也是室内噪声污染的主要来源。由于各种动力机、工作机 做功时产生的撞击、摩擦、喷射以及振动，可产生七八十分贝以上的声响。像纺织车间、锻压车间、粉碎车间和钢厂、水泥厂、气泵房、水泵房，这些声响都比较严重，虽然都做了一定程度的降噪处理，但仍然不能从根本上消除机器本体上所产生的噪声。 初中政治,尽在 （3）城市建筑噪声，特别是近年来城市建设迅速发展，道路建设、基础设施建设、城市建筑开发、旧城区改造，还有百姓家庭的室内装修，都造成了城市建筑噪声。建筑施工现场噪声一般在90分贝以上，最高达到130分贝。 （4）社会生活和公共场所噪声。比如公共场所的商业噪声、餐厅、公共汽车、旅客列车、人群集会、高音喇叭等。据统计，社会生活和公共场所噪声占城市噪声的14％。 （5）家用电器直接造成室内噪声污染。随着人们生活现代化的发展，家庭中家用电器的噪声对人们的危害越来越大，据检测，家庭中电视机、收录机所产生的噪音可达60至80分贝，洗衣机为42至70分贝，电冰箱为34至50分贝。近几年家庭卡拉OK机广泛流行，有些人不顾他人的幸福，沉醉于自我的享受之中，这无形中又增加了噪声的污染强度。 从全球看，约有亿人患有致残性听力损伤。在欧洲半数多居民生活在噪声环境中，有三分之一的人夜间承受的噪声可干扰其睡眠。 噪声的严重危害还表现在影响人们的阅读能力，干扰人的注意力以及解决问题的能力及记忆力。这些在表达方面的缺陷有可能引发事故。80dB以上的噪声可能增加借故生端的行为。社区噪声与精神卫生问题方向的联系通过居民平静睡眠受到干扰，精神症状发生率和精神病院住院数目而得到证实。噪声能够导致听力损伤，妨碍彼此的联系，它可干扰睡眠，对心血管和心理和生理造成不良影响。此外，因噪声会降低完成某项工作的效率，并在社会交往的行为中易表现愤怒，令人心烦的反应和行为改变。听力损伤的主要社会后果表现在正常条件下理解表达能力的下降，这将成为严重的社会障碍。在发达国家听力损伤对于工作安排构成一个最受影响的问题之一。在这些国家的城市中由于社区噪声的影响而使此问题显得更为严重。 小学数学,尽在 社区噪声是一种非工业的噪声，也可称为环境噪声，居住区噪声亦可称家庭噪声。室内噪声的主要来源包括通风系统，办公机械，住房用具和邻居的噪声。邻居的噪声一般指住宅附近的餐厅、咖啡馆、实况播放的音乐和录音带音乐、体育比赛、儿童游戏场、停车场和吠叫的狗声。对大多数人而言，在日常生活持续接触的环境噪声平均水平在70dB就不会导致听力损伤。成人耳朵所耐受的一时性噪声水平可达140dB，但对儿童则永远不得超过120dB。交通运输，如高速公路，飞机和铁路的不断发展产生着更多的噪声。为此，许多国家颁布法规限制来自铁路、公路、建筑工地和工厂排放对社区噪声的影响水平，但没有一个法规涉及街道的社区噪声，可能由于对它的限定、测量和控制存在诸多困难。这方面的情况也和缺少此类噪声对人体健康影响的知识有关，从而使预防和管理此类问题存在障碍。 1999年3月在伦敦召开WHO专家工作组会议，发表了社区噪声问题指导文件，其中包括社区噪声的指导性限值，并列出因噪声导致的烦恼和听力受损伤的健康影响： 户外生活区，50～55dB，16小时可致烦恼； 住宅居室内，35dB，16小时影响彼此谈访的理解； 卧室睡眠时，在30dB，8小时影响下，会造成干扰、烦恼； 在学校上课时，教室受35dB的影响，对教学产生干扰；
激光发展史激光以全新的姿态问世已二十余年。然而，发明激光器的历程却鲜为人知，至于发明者如何从事艰难曲折的探索，就更少人问津了。其实，每一项重大发明，都是科学家们智慧的结晶，里面包涵着他们的汗水和心血。自然，激光器的发明也不例外。 说得准确些，对激光的研究，只是到了20世纪50年代末才出现一个崭新阶段。在此之前，人们只对无线电波和微波有较深研究。科学家们把无线电波波长缩短到十米以内，使得世界性的通讯成为可能，那是30年代的事情。后来，随着速调管和空穴磁控管的发明，科学家便对厘米波的性质进行研究。二次世界大战中，由于射频和光谱学的发展，辐射波和原子只间的联系又重新被强调。大战期间，科学家们发明并研制了雷达（战争对雷达的制造起了推动的作用）。从技术本身来说，雷达是电磁波向超短波、微波发展的产物。大战以后，科学家又开创了微波波谱学，目的是探索光谱的微波范围并把其推广到更短的波长。当时，哥仑比亚大学有一个由汤斯（）领导的辐射实验小组，他们一直从事电磁方面以及毫米辐射波的研究。1951年，汤斯提出了微波激射器（Maser全称Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的概念。经过几年的努力，1954年汤斯和他的助手高顿（J. Cordon）、蔡格(H. Zeiger)发明了氨分子束微波激射器并使其正常运行。这为以后激光器的诞生奠定了基础。当时，汤斯希望微波激射器能产生波长为半毫米的微波，遗撼的是，激射器却输出波长为1。25cm的微波。微波激射器问世以后，科学家就希望能制造输出更短波长的激射器。汤斯认为可将微波推到红外区附近，甚至到可见光波段。1958年，肖洛（）与汤斯合作，率先发表了在可见光频段工作的激射器的设计方案和理论计算。这又将激光研究推上了一个新阶段。现在，人们都知道，产生激光要具备两个重要条件：一是粒子数反转；二是谐振腔。值得注意的是，自1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念以后，1940年前后就有人在研究气体放电实验中，观察到粒子反转现象。按当时的实验技术基础，就具备建立某种类型的激光器的条件。但为什么没能造出来呢？因为没有人，包括爱因斯坦本人没把受激辐射，粒子数反转，谐振腔联系在一起加以考虑。因而也把激光器的发明推迟了若干年。在研究激光器的过程中，应把引进谐振腔的功劳归于肖洛。肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的结构，就是从法——珀干涉仪那里得到启示的。正如肖洛自己所说：“我开始考虑光谐振器时，从两面彼此相向镜面的法——珀干涉仪结构着手研究，是很自然的。”实际上，干涉仪就是一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室的七年中，积累了大量数据，于1958年提出了有关激光的设想。几乎同时，许多实验室开始研究激光器的可能材料和方法，用固体作为工作物质的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述：“我完全彻底地受到灌输，使我相信，可以在气体中做的任何事情，在固体中同样可以做，且在固体中做得更好些。因此，我开始探索、寻找固体激光器的材料…...”的确，不到一年，在1959年9月召开的第一次国际量子电子会议上，肖洛提出了用红宝石作为激光的工作物质。不久，肖洛又具体地描述了激光器的结构：“固体微波激射器的结构较为简单，实质上，它有一棒（红宝石），它的一端可作全反射，另一端几乎全反射，侧面作光抽运。”遗撼的是，肖洛没有得到足够的光能量使粒子数反转，因而没获成功。可喜的是，科学家迈曼（）巧妙地利用氙灯作光抽运，从而获得粒子数反转。于是，1960年6月，在Rochester大学，召开了一个有关光的相干性的会议，会议上，迈曼成功地操作了一台激光器。7月份，迈曼用红宝石制成的激光器被公布于众。至此，世界上第一台激光器宣告诞生。激光具有单色性，相干性等一系列极好的特性。从诞生那天开始，人们就预言了它的美好前景。20多年来，人们制造了输出各种不同波长的激光器，甚至是可调激光器。大功率激光器的研制成功，又开拓了新的领域。1977年出现的自由电子激光器，机制则完全不同，它的工作物质是具有极高能量的自由电子，人们可以期望通过这种激光器，实现连续大功率输出，而且覆盖频率范围可向长短两个方向发展。现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 能发1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年.肖洛和.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。 按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器，对这类激光器而言，工作物质的激励和相应的激光发射，从时间上来说均是一个单次脉冲过程，一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器，均采用此方式运转，此时器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器，这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲，为此，器件可相应以重复脉冲的方式激励，或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态)，待粒子数积累到足够高的程度后，突然瞬时打开 开关，从而可在较短的时间内（例如10～10秒）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出（见技术'" class=link>激光调 技术）。⑤锁模激光器，这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器，其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10～10秒）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲（见激光锁模技术）。⑥单模和稳频激光器，单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器，稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件，在某些情况下，还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件（见激光稳频技术）。⑦可调谐激光器，在一般情况下，激光器的输出波长是固定不变的，但采用特殊的调谐技术后，使得某些激光器的输出激光波长，可在一定的范围内连续可控地发生变化，这一类激光器称为可调谐激光器（见激光调谐技术）。 按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(～25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(微米)、 CO分子气体激光器（5～6微米）。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（～微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（微米）、CaAs半导体二极管激光器(约 微米)和某些气体激光器等。④可见激光器，指输出激光波长处于可见光谱区（4000～7000埃或～微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃），代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）代表者为（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)准分子激光器（1730埃）等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区（～50埃）的激光器系统，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段[编辑本段]激光器的发明 激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。 激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。 此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了光的放大；如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡，从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后，美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。 但科学家的努力终究有了结果。1954年，前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。 汤斯等人研制的微波激射器只产生了厘米波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。1958年，汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。 此后，世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛，看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。 1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。 “梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑，因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。 尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家，但在法庭上，关于到底是谁发明了这项技术的争论，曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时，微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决，汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。 1960年12月，出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年，科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外，还有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。 由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 今后，随着人类对激光技术的进一步研究和发展，激光器的性能将进一步提升，成本将进一步降低，但是它的应用范围却还将继续扩大，并将发挥出越来越巨大的作用。
光的干涉应用的新进展 光的干涉无处而不在，如在日光照射下，肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例子。这仅在生活中光的干涉便随处可见，那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。光的干涉最要的前提条件就是：必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉最开始的意愿是为了测单色光的波长，然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉，普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体，让从物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。一、全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光（是良好的相干光）作光源。全息照相的原理如图所示，激光束被分成两部分：一部分射向被摄物体，另一部分射向反射镜（这束光叫参考光束）。从物体上反射出来的光（叫做物光束）具有不同的振幅和相位，物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上，两束光发生干涉，在感光片上产生明暗的干涉条纹，感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度，干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。 从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像，为了现出物体的像，必须用激光束（参考光束）去照射全息照片，当参考光束通过全息照片时，便复现出物光束的全部信息，于是就能看到物体的像。二、光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的应用1.光学千涉生物传感器系统的设置(1)光学干涉生物传感器的硬件构成 (2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用(1)酶标记的表面抗原一表面抗体相互作用(2)寡核昔酸分子杂交实验(3) L一天冬酞胺酶B细胞表位的筛选(4)不同细胞与固定化凝集素的相互作用三、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1．光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上，限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关，而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。 2．极紫外光刻（EUVL）极紫外光刻用波长为10-14纳米的极紫外光作 光源。虽然该技术最初被称为软X射线光刻，但实际上更类似于光学光刻。所不同的是由于在材料中的强烈吸收，其光学系统必须采用反射形式。如果EUVL得到应用，它甚至可能解决2012年的微米及以后的问题，对此发展应予以足够重视。总的来说，随着科学技术的迅速发展，在科学和技术领域中人们不断地利着光的干涉原理解决了许多复杂的实际问题。让我们更加深刻的认识光的干涉现象，以便日后更好的利用光的干涉知识解决生产及生活中的问题
神奇的凸透镜2005年夏的一天，我在家里悠闲地待着，觉得无聊，便找了一个凸透镜开始玩了起来。一会儿把吊兰放大，变成巨大的草丛；一会儿又把小鱼放大，变成一条巨大的“鲨鱼”……不久，我玩累了，就随手把凸透镜放在桌子上。不一会儿，妈妈过来看我了，她看到放在桌子上的凸透镜后，急忙把它收起来，还对我说：“栋栋，以后别把凸透镜放在受阳光直射的地方，很容易着火的！”听了这话，我心想，凸透镜为什么能使物体着火呢？我就问：“妈妈，凸透镜怎么会使物体着火呢？”妈妈回答说：“因为凸透镜对光线有会聚作用，太阳光可以看作平行光，平行光通过了凸透镜后就会聚于一点，这一点也就是焦点。这一点产生大量的能量，达到一定温度就能够把易燃的物体烧起来。”听了妈妈的话，我有点半信半疑。于是我决定自己亲手做一个实验！我先把纸平铺在地上，再用凸透镜把光聚集在纸上。可光却偏偏不听我的话，我要它聚在一起，它却偏偏散开来，开状就象扫把星。不过我还是有耐心的，一会儿向左偏一点，一会儿又向右偏一点，终于，我成功地把太阳光给浓缩成了一个小小的光点。好一会儿纸还没有烧着，我想，会不会是太阳光不够热呢？于是我便用手摸了一下纸，哇！差点烫伤了我的手。我只好先回到家里。后来，我从书上查到：“白色的物体容易反射光线，而黑色的物体容易吸收光线！”我高兴极了，决定用黑纸做第二次实验。同第一次实验一样，我也是先把纸给平铺在地上，再熟练的把角度调到最佳位置，让阳光变成一个小小的圆点。最全我等了一会儿，纸果然烧了起来。我终于明白了：原来太阳光聚集在一起真的能把纸烧着，只是要等一些时间。妈妈又告诉我为什么要等一些时间后才会燃烧，原来 是因为要达到物体的燃点后，这个物体才会燃烧。我想，如果以后出去野炊忘了带火柴的话，我就可以用凸透镜来点火了。啊！总算是明白了凸透镜为什么能使物体着火了泥鳅为什么没有死上科学课时，老师布置了一个作业，让我们每个同学都去做一个生态瓶，就是“将少量的植物，以这些植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密闭的瓶中，形成的一个人工模拟的微型生态系统。”我一听，对这个实验非常感兴趣，就找来一个空油壶，把上半部分剪掉，洗干净，盛上水，还在水底放上一层淤泥，水面放上一些浮萍，再把买来的几条小泥鳅放进水里，它们一下子钻进了淤泥里，隔一会儿就钻出来透透气，把一壶水搞得浑浊不堪，真调皮。刚开始的几天，我热情高涨，每天都要观察好几回，可是，渐渐地，又有了新的实验，我便把这件事忘了。过了好久，有一位同学谈起了他的生态瓶，我猛然想起我已经好久没有去观察过我的生态瓶了。我想，我那几条可怜的泥鳅，肯定被渴死了。放学后，我急匆匆地赶回家，放下书包就去看我的生态瓶，一看，吓了一跳，瓶子里的水几乎没有了，也没有泥鳅的影子，我想泥鳅肯定死了。正当我在伤心的时候，突然，我看见淤泥面上有气泡，该不会是泥鳅吹出来的吧？我赶紧找来一根小棒，把淤泥挖开，嘿，一条泥鳅钻了出来。“呀，泥鳅还活着，泥鳅还活着。”我高兴地大叫起来。不过，我又感到很奇怪，就问妈妈，为什么没有水泥鳅还能活下来。妈妈笑着摇摇头，我只好去求助电脑。经过一番搜索查资料，我终于弄懂了，原来，泥鳅离开水在泥浆里生活的时候，就用肠子呼吸。它的肠子与食道、肛门相连，形成一根短短的直管。肠子上布满了许多毛细血管，能吸收空气中的氧气。当它用肠子呼吸时，所产生的二氧化碳等气体，就像“放屁”一样，从肛门排出，所以常常会从泥浆中冒出许多气泡来。哦，原来如此，怪不得泥鳅在没水的淤泥里没有死呢。我真开心，由于我的粗心，竟然还意外地获得了泥鳅的这些知识。我家的小猫为啥吃草前几天，妈妈给我买了一只小猫，颜色很漂亮，也很可爱。我们全家人都很喜欢它。我经常偷偷把零用钱藏起来到小店里去买鱼干，回来之后就把鱼干给小猫吃，小猫吃得很快，一下子就把一条鱼干吃掉了，吃完后就欢快地爬到树上，再下来。“喵喵”地叫着，我又给它—条鱼干，小猫很快有吃完了。第二天早上，我看见小猫蜷缩在一个墙角里，还瑟瑟发抖，我以为它饿了，就连忙给了一条鱼干，但是小猫看了看没吃，还是躺在那里，一动也不动。我上学去了，在学校里我很伤心，魂不守舍，心里七上八下，一直担心家里的小猫。好不容易挨到了放学,我急忙跑回家,却发现小猫在吃一种我不知道名字的一种草。猫也会吃草？我真不敢相信，忽然，猫把吃了的鱼干吐了出来，我以为猫食物中毒了，就连忙去问妈妈，妈妈说：“去查十万个为什么呗！”我连忙查了一下，终于知道原来猫自己会给自己治病，它吃草是为了治食物中毒，我很高兴，我不仅解决了一个问题，还明白了一个道理：如果在生活中遇到不懂的问题，应该多查资料，用自己的实际行动去解决。小学生简介： 黄佳平，今年10岁，男，平时爱好画画、看书、做科学研究。
随着社会的不断进步，人民对提高生活质量的需求，尤其是对视力保健的关注度越来越高。统计数据表明， 中国 在校小学生佩戴眼镜的人数比例达到30％，中学生为50％，而大学生则达到了75％，成为名符其实的眼镜王国”。 一、应社会需求 发展 起来的新学科 1988年，中国计量 科学 研究院(以下简称“计量院”)组织了新中国成立以来首次、也是北京市第一次眼镜市场的产品质量调查。根据英国标准化协会(BSI)的标准，京城20多家大眼镜店被抽查的上千副眼镜的质量合格率不足10％。 为此，我国著名光学专家王大珩院士率先向社会发出呼吁：眼镜是保健用品，不是一般的商品，全社会都应陔关注消费者的视力健康!一些政协委员和人大代表电纷纷提出提案，建议国家有关部门对眼镜行业进行治理和整顿。 眼镜质量问题引起了原国家技术监督局的高度重况和关注．眼镜立即在“质量万里行”活动中被列为重点监督的产品。计量院正是从这时开始涉足眼科光学领计量和检测标准的研究的。近20年过去了，具有中国旖色的眼科光学计量取得了长足的发展和进步。 二、眼科光学与相关产业密切结合、与其他学科相巨交叉 眼科光学是集眼科学、计量学、光学和光学仪器、验光学、眼镜学、像质评价技术、光电检测技术、光谱光度学、神经学、生物学、材料学、制造工艺等为一体的新兴的边缘学科。眼科光学计量是眼科诊断、 治疗 、视力矫正和眼保健的基础保证。 根据国际标准化组织(ISO)的专业划分，至少有五大产业领域与眼科光学密切相关，它们是眼镜镜片、眼科仪器、角膜接触镜、人工晶体和个体眼部防护用品。由此可见，眼科光学又是医疗卫生、眼镜行业和光学 工业 的结合体。 三、具有中国特色的眼科光学计量体系 根据日益增长的国际市场和贸易全球化的需要，20世纪80年代中期，ISO在IS0C172“光学和光子学”标准化技术委员会下面设立了SC7“眼科光学和仪器”标准化分技术委员会。由于信息不畅以及行业划分的制约，中国的眼科光学计量研究与国际IS0C172，sC7的建立虽然同步，却又毫不相干。而国际计量界的同行们，无论是德国联邦物理技术研究院(PTB)、美国国家标准与技术研究院(NIST)，还是英国国家物理实验室(NPL)，都还没有开展这一领域的研究。 命运注定，中国眼科光学计量的生存、确立和发展必须自主创新。 1。独创性 由于有了计量院这样一支实力雄厚的技术队伍的实质性介入，仅仅十几年，中国已经开始步人国际先进水平的行列。 在国家质检总局的大力支持下．计量院会同全国质监系统先后研究建立了顶焦度计量基准、验光机顶焦度工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准等一系列有代表性的基、标准装置，并在全国范围内建立了具有中国特色的顶焦度量值传递和溯源体系，如图1所示。 纵观国际眼科光学大家庭，中国的眼科光学计量颇具独创性。正如国际计量局局长瓦拉德于2005年下半年参观计量院眼科光学实验室时所说的：“我在你们这里看到了一片新天地。” 2．建标与量值传递的新模式 传统的计量工作，往往是先投入巨资研究检测装置，待建立计量基准或计量标准后，再对社会开展周期检定和量值溯源。 计量院在开展眼科光学计量研究的初期．面临着技术上走哪条路的抉择。由于服科光学计量服务的对象是一个个不同的生命体，从某种意义上说．如果初期没有选择好突破口，计量检定方法不能通过临床医学的考验，就不可能得到今天医学界的承认，更不会被国内外市场广泛使用并接受，也绝无可能发展到今天的规模和水平。回顾 历史 ，眼科光学计量所实现的突破在于： (1)选择了以动态或在线检测为研究目标 事实证明，这种模式能够较好地适应眼镜行业或医学界在使用现场进行动态测量或在线校准和检测的需求显然，传统的、基于静态或分量程的工业计量模式，以及高成本低使用率的计量建标和检定模式．不适于眼科临床医学的需求。而中国自主研发的各种眼科光学计量标准器具，如标准镜片和标准模拟眼等，则以其高科技含量、低成本高使用率、便于携带等显著特点．一下子就被国内外客户广泛接受，并占领了市场。 (2)以Map手段实现量值传递的新模式 面对具有3．6亿用户的眼镜市场，我们只有通过大面积的建标和计量检定，才能有效控制眼镜行业的产品质量，才能保证全国范围内顶焦度量值的统一。而Map了用客传递手段，就像勾画一张全国地图一样，把顶焦度一级或二级标准、验光机顶焦度标准、瞳距仪检定装置、透射比计量标准装置、角膜曲率计检定标准等通过自上而下的逐级推广、很快就覆盖了全国除 台湾 和西藏以外的大部分省、市地区计量所，甚至远销海外。这种新模式，满足了我国眼镜行业分布区域大、计量检定贯穿始终、无所不在的市场的需求。 四、计量基标准与科研成果转化 眼科光学领域内的基本物理量是顶焦度——VertexPowero 围绕着顶焦度这个重要物理量，我国先后研究建立了各项基(标)准，并将其迅速转化为市场上可流通的商用计量标准器具。例如：“顶焦度标准镜片”、“主观式和客观式标准模拟眼”、“接触镜顶焦度专用标准镜片”、“眼镜片透射比测量装置”、“瞳距仪计量检定装置”和“商用瞳距仪样机”、“角膜曲率计标准器”等。 上述计量标准器具均可直接用于对眼科光学计量仪器进行强制检定和计量校准，且具有包容性强、较长期的适应性、研究费用低廉、易于操作和大范围推广等优点，有利于调动地方质监部门的积极性。 上下齐抓共管大好局面的形成，使我国政府对眼科光学领域的产品质量实施市场监督的目标能够落到实处。 五、发挥龙头作用、形成计量院与地方技术机构双赢的局面 眼科光学计量之所以能够在短短十几年里取得如此快速的发展．并为提高我国眼镜行业产品质量的提高作出举足轻重的贡献，除了计量院自身的努力之外，另一个重要的原因就是这项工作得到了全国各地质监部门的积极响应和大力协助。 目前．除台湾、西藏以外的大多数省市级的计量和质检机构都开展了眼科光学计量检定和产品质量监督工作．各地技术机构直接使用计量院提供的计量标准器具。这种“统一研制、统一推广、统一培训、统一周期检定”的“四个统一”模式有效解决了巨大市场需求下的量值溯源和量值统一问题，使将原来看起来十分复杂和困难的技术管理和市场监督工作变得简化和顺畅起来。 眼科光学计量走出了一条计量为国民 经济 服务、为社会发展服务、为提高人民生活质量和身体健康服务的新思路，不但使社会和国民从中受益，也形成了计量院与地方技术机构双赢共进的新局面。 六、中国眼科光学计量研究实现“从零的突破到质变的跨越” 眼科光学计量所走过的路。为计量科学技术的发展开拓了广阔的研究领域，使计量科学更贴近生活，更贴近国民经济。也锻炼和造就了一批了解市场、了解 企业 需求。通过为社会服务而发现和寻找科研方向的新型的科技人员。 顶焦度计量标准(基准)、验光机工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准的相继研发成功。确立了计量院在国内眼科光学领域的“科研龙头”地位．同时。为提高中国在国际眼科光学界的地位赢得了关键的一票。
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通常来说，人工光源中的高压脉冲氙灯的亮度是最高的，它的亮度与太阳不相上下。可是有一种人造光的最高亮度却能超过氙灯十几个数量级（百万亿倍），比宇宙中最剧烈的恒星爆炸所产生的伽马射线暴还要亮一百倍。
1968年1月20日，在距离地球30万公里远的月球上，美国探月太空船“测量员7号”将携带的电视摄像机指向了地球，此时的地球就像一弯“月牙”挂在漆黑的浩瀚宇宙空间中，此时的整个北美大陆正处于一片黑暗之中，然而在摄像机里，黑漆漆的美洲大陆上却出现了两个亮点，这是UFO？还是城市灯光？
实际上，这两个亮点一个是来自美国亚利桑那州的天文台，一个是来自加州天文台。它们是由几年前发明的激光器所产生的激光光源，功率仅有2W。有意思的是，从30万公里远的月球上看地球，所有灯火通明的城市都是一片漆黑，只有这两只区区2W的激光光源能被摄像机观测到。
这2W激光的光束在月球上产生的照度约为勒克斯（在1平方米面积上所得的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯），若用1000W功率的氙气探照灯照射月球，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。
激光亮度如此高的主要原因是：大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，因此激光的能量密度可以随着功率的提升而没有上限。
激光的全称为“通过受激辐射产生的光放大装置”，最初的时候，激光的中文名被直译为“镭射”。1964年，钱学森先生将其改为“激光”并沿用至今。激光技术被认为是20世纪的四大发明之一，继原子能技术、半导体技术、电子计算机技术之后，影响世界的又一重大科学技术新突破。
如今激光技术被应用到了各行各业，与我们的生活息息相关。可是无论我们是否意识到每天都在使用着激光技术，又有多少人真正了解激光的发光原理是什么？
02
自古以来，人类对“光”的探求便从未停止过。古希腊人认为光是人眼伸出去的无形“触须”，这些触须碰到什么东西，人眼便能看见什么。
我国古人对光有着较深的认知：自然光以太阳为主，夜晚有月亮为辅。因而古人在甲骨文中用“明”字来比喻光照，西汉时期的《周髀算经》中也指出了：“日兆月，月光乃生，故成明月。”而甲骨文中的“光”字是一个人举着一把火的样子，古人十分明确地指出：“日，火也”。
在冷光方面，不管是对于二次发光的荧光还是低温氧化的磷光，我国古人也有着较深的认知：
西汉时期的《淮南子》中最早记载了梣木发荧光的现象：将梣木块浸在水中一整天，晚上便可见其发出紫色、浅黄色等荧光来。有意思的是，在希腊神话中，宙斯创造人类时，人是从梣树里诞生的。
《淮南子·汜论训》中还有：“久血为磷。”的记载，并生动的形容血在地上“暴露百日则为磷，遥望炯炯若燃也”。
我国清代著名科学家郑复光对“光”的总结非常精彩：“光热者为阳，光寒者为阴。阳火不烦言说矣。阴火则磷也、萤也、海水也，有火之光，无火之暖。”
从上面这些记载中可以看出：我国古人对于自然现象的理解普遍要深刻于西方人。
可是，到了牛顿时代（十八世纪），西方科学便成为了世界主流。牛顿认为光是一种微小的颗粒在空间中的传播。1704年，牛顿在《光学》中以微粒说来解释光的直线传播、反射、折射以及颜色等问题。此时的微粒说与其创立的经典力学的概念框架是一致的，微粒说统治了光学理论一百多年的时间。
“尽管我仰慕牛顿的大名，但是我并不因此而认为他是万无一失的。我遗憾地看到，他也会弄错，而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步。”
1801年，英国医生托马斯· 杨在他出版的《声和光的实验和 探索 纲要》一书中勇敢的做出了挑战牛顿的宣言。
托马斯·杨提出：声和光都是在充满整个空间的以太流体中传播的弹性振动——波。他还通过大量实验，精确地确定了各种色光的波长值。
更为可敬的是，托马斯·杨还做了一个对经典物理学影响深远的著名的双缝干涉实验：他把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（从一个点发出的光源）。这张纸的后面的第二张纸上开了两道平行的狭缝。当烛光穿过两道狭缝投射到墙上时，就会形成一系列明、暗交替的条纹。
可惜的是，这位医生在当时科学界的处境就和我们今天所说的什么都懂一些的“民科”类似， 他的论文受尽了当时物理学权威们的嘲讽，被攻击为荒唐和不符合逻辑。
可是，列宁说过：“真理往往掌握在少数人手里。”
1818年，一位年轻的法国土木工程师奥古斯丁·菲涅尔向法兰西科学院递交了一篇《光是波动》的论文，他指出光就像水波和声波一样，遇到障碍物就会产生衍射，并绕道障碍物后面去，不同的光波相遇时可以互相干涉，并形成明暗条纹。
可是，一位牛顿的忠实支持者却反驳了他的观点，这位法国数学家西蒙·丹尼斯·泊松认为，根据菲涅尔的理论，如果把一束光平行照射到一个小球上，那么在小球影子的正中间将会出现一个亮点，这是非常违背常识的，因为影子就该是黑色的，怎么还会出现亮点呢？
这时，一位英国物理学家多米尼克·弗兰西斯·让·阿拉戈在众人的见证下做了一次实验，以事实证明了圆球影子中间的确有个亮斑。
这是因为小球虽然挡住了照射到它身上的光，但是它也扰动了从它旁边穿过的光线，从而引起了衍射。这些衍射的光线在小球影子正中间相遇时，由于都经过了相同的路程，所以具有相同的向往以及干涉相长，因此正中间应该出现一个相对明亮的点。
自此，光的波动理论开始为世人所重视。
可是，不管是微粒说，还是波动说，它们讨论的都只是光的一种传播状态而已，那么光的本质到底是什么呢？
1905年3月，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文：
对于时间的平均值，光表现为波动；
对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。
这是科学史上第一次将微观状态下光的波动性和粒子性统一为一体，即光波的波粒二象性。也就是说，光同时具有波和粒子的双重性质。
03
上面说了很多，无非是让大家明白“光”的本质到底是什么。这对于人类将光收为己用并深度加工起到至关重要的作用。接下来，人类 科技 发展的焦点将要集中在一个人的身上。
“有麦克斯韦就有光明。”
当科学出现重大突破时，震撼的不止是人心，而是影响后世。
1864年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将自然界中的电、磁、光三种物理现象融合为一体，并用简洁、对称、完美的数学方程形式表达出来。
原来光还是一种电场与磁场相互纠缠在一起并以波的形式传播的“电磁波”。
十几年后， 德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹用双电感线圈的输电实验证明了电磁波真实存在。电磁理论的确立对之后的 通信、广播、计算机、信息传输、材料科学、光学研究等各种高 科技 领域的发展奠定了基础。
因此， 麦克斯韦的电磁理论被费曼誉为是人类 科技 史上最伟大的物理发现，它对人类文明的发展确实影响深远。
04
电磁波属于能量的一种，因此它与温度有密切的关系。从科学的角度来说，凡是高于绝对零度（ ）的物质，都会释出电磁波。
那么，激光也是物质发光的一种状态，要想了解激光产生的原理，我们先要了解构成物质基本单位“原子”的结构。
通常来说，原子有一个稳定的结构：原子核和周围高速运动的电子。
这些电子会在各自的能级轨道上运动，当原子被动吸收一个光子后，外层轨道的电子会跃迁到更高能级的轨道。这是一种不稳定的状态，仅能维持较短的时间。当原子自动释放这个光子后，电子会返回到正常的低能级轨道（表现为发光），回到原本的稳定状态，这被物理学家称之为自发辐射。
简单来说，根据能量守恒定律，当一个原子的能量发生变化时，其变化的能量并不是凭空产生或凭空消失的，而是以光子的形式进行传递。
1917年，爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级上的原子还可以另一种方式跃迁到较低能级。
当光子入射时，也会引发原子中的电子以一定的概率迅速地从高能级跃迁到低能级，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。
可以设想，如果有大量相同状态的原子，当有一个光子入射时，激励其中一个原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励两个原子，又使其产生受激辐射，可以得到四个特征相同的光子，以此类推，意味着最初的一个光子可以被连续的成倍放大。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是“激光”。
1951年，美国物理学家查尔斯·哈德·汤斯想到了一个提高受激辐射的奇妙想法：如果能不断地提供处于高能级的原子，这样便能保证得到越来越多的光子。
他把这些高能级的原子放在两个反射面之间，这样一个光子就能来回在高能级的原子间往复穿梭，当产生了足够多的光子以后，再从一个稍微透光的反射面发射出去。
汤斯的这个奇思妙想可谓是一个伟大的构想，之后所有的激光器都应用到了他的这种设想。
七年之后，汤斯和美国科学家肖洛又发现了一种神奇的现象：当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了“激光原理”：
即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，都会产生这种不发散的强光——激光。这个理论使它们获得了1964年的诺贝尔物理学奖。
1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家西奥多·梅曼宣布获得了波长为微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束真正的激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
梅曼的方案是：利用一个高强闪光灯管来激发红宝石，由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉，所以当红宝石受到刺激时，就会发出一种红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔，使红光可以从这个孔溢出，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。
结语
人类对光的追求从未停止过，而激光是人类最杰出的发明之一，如今，激光技术被应用到了军事、医疗、工业、商业、科研、信息等六大领域，堪称与时俱进的国之重器。
#点亮好奇心#
形形色色的光现象在实际生活当中，有很多有趣而奇 妙的光现象。大到吸引全球注意力的日 食、月食，小到肥皂泡上的彩色图案， 只要你留心，随时都能发现自己身边的 光现象。不过，你有没有思考过它们的 原因呢？其实，这些光现象很多都可以 用我们学过的波的知识来解释，现在就 让我们去看一看自己身边奇妙的光现象 吧物理论文——形形色色的光现象 广义范围内的光指全部电磁波。迄今为止，所知的 最长波长为107米左右，最短波长为10-15米左右。 可见光指能引起人视觉的电磁波，其波长约在 ×10-7～×10-7米，它包括从红光到紫光的各 种单色光 。 下面我们将针对可见光谈以下几个问题： 1 光的传播 2 光的反射 3 光的折射 4 光的衍射 5 光的干涉 6 光的散射 7 极光物理论文——形形色色的光现象 一、光的传播 在均匀介质中光沿直线传播。 这条性质我们是司空见惯了。也正 是光的这条性质，使人们费了很大劲才 弄清光的波动性质。究竟有什么现象是 光的直线传播造成的呢？就让我们看一 下吧。物理论文——形形色色的光现象 日食、月食是一重要的 天文现象，是光在同一种均 匀介质中沿直线传播的例 证。物理论文——形形色色的光现象 日全食、日偏食和 日环食 月球的影可以分为本影、半影和伪半 影三部分。月球绕地球的轨道和地球 绕太阳的轨道都不是正圆，所以日、 月同地球之间的距离时近时远。因 此，在日食时，观察者在本影范围看 到太阳全部被月球遮住，称为日全 食；观察者在半影内则见到太阳部分 被月球遮住，称为日偏食；观察者在 伪本影内见到太阳的中间部分被月球 遮住，周边剩下一个光环，称为日环 食。当月球绕地球运行到太阳与地球 之间几乎与太阳同起同落时，从地球 上见不到月球，这时称为朔，日食现 象发生在朔的时候。朔的周期约为 天。但不是每隔天都发生一次日 食，原因是月球绕地球运行的轨道平 面和地球绕太阳运行的轨道平面不完 全重合，两者之间有5°9’的平均夹 角。所以只有当朔时太阳离两个轨道 平面的交点在某一角度以内时才会发 生日食。物理论文——形形色色的光现象 月全食、月偏食与半影月食 月食是月球进入地球阴影，月面变暗的现象。地球在背着太阳的方向 有一条阴影，叫地影。地影分为本影和半影两部分。本影没有受到太 阳直接射来的光，半影受到一部分太阳射来的光。月球在绕地球运行 过程中进入地影后就发生月食。月球整个都进入本影发生月全食；部 分进入本影发生月偏食。月全食和月偏食叫本影月食。有时月球只进 入半影而不进入本影，发生半影月食。 当地球处在太阳与月球之间时，月球朝向地球的一面照满太阳光，从 地球上看月球，月球呈光亮的圆形，这叫望。望的周期与朔相同，月 食只能发生在望的时候。但由于地球与月球运行轨道不在同一平面， 而有一个5°9′的夹角，不是所有望的时候都发生月食。只有当月球 运行到两个轨道平面的交点附近时，月食才可能发生。物理论文——形形色色的光现象 由于地球的本影比 月球大得多，在月 全食时，月球会会 完全进入地球的本 影区内，因此，绝 不会出现月环食这 种现象。 发生月食时， 地面上的观测面积 很大，可覆盖半个 地球，只要是天气 晴朗的夜空就能看 得到。物理论文——形形色色的光现象 本影区是光线完全射不到的地方。点光源生成的影区 周围可以出现亮边，这是由于光的波动性，光遇到障 碍物后，发生衍射的结果。发光体越大，本影区越 小。如白炽灯下的人影很清楚，荧光灯下的人影十分 模糊，就是两者比较而言，白炽灯可看成是点光源， 发光面小；荧光灯的发光面就比白炽灯大得多。医院 里外科手术用的无影灯，就是在一个很大的圆形灯罩 里交错排列或呈环形排列几个到10多个灯球，每个灯 球里有一个镜面灯泡，灯炮下半部的内壁上涂有一层 铝，把光线均匀柔和地反射到整个灯球上。这样，各 个灯球都能把光线照射到手术台上，既保证有足够的 亮度，同时又不留任何影子。物理论文——形形色色的光现象 星光闪烁 夜晚，天上的星星，特别是地平线附近的星星，常以震动的形 式急速变化。时明时暗，上下跳动，左右摇晃。而且有时颜色也 有变化，这就使所谓的星光闪烁，或者说是星星“眨眼”。这是由 于大气处于经常不断地运动中，空气密度也相应地不断变化。又 因为不同光波的折射率是不同的，所以看起来，位置和颜色都不 断地变化。 来自地平线附近的星光，由于穿过的大气层厚，又由于底层大 气变化大，所以闪烁显著。地面的发光物也会有同样的闪烁现 象。 星光闪烁往往反映出大气的不稳定，是天起变化的征兆，所以 有“天上星星跳，风雨就来到”的谚语。 同样的原因，在炎热的夏季，地面上的目标物，由于强烈的增 热，空气密度变化大，大气层不稳定，折射率不断变化，远处看 起来一些树木、房屋等会产生晃动，气象学上称为闪晃。这中闪 晃也和星星闪烁一样，是天起变化的征兆，因为这是大气层不稳 定的表现。物理论文——形形色色的光现象 假设地球表面不存在大气层，那么 人们观察到的日出时刻与实际存在的大 气层的情况相比将延后 。这是由于太阳 光在不均匀的大气层中传播发生弯曲的 原因。海市蜃楼也是介质不均匀造成的 众人皆知的现象。这些现象等说到折射 时再详细说明。物理论文——形形色色的光现象 二、光的反射 我们能够看到的物体有的是光源（自己能发出光 线），有的则是因为它们能反射光。光的反射分为镜 面反射和漫反射，而以漫反射最为常见。光线经光滑 面发生的反射现象。镜反射遵循反射定律，反射光线 是有规律的。平面镜、球面镜及各种曲面的反射都是 镜反射。镜反射能生成各种像，并在适当位置和范围 内能观察到。在现实中，大量的反射都不是在光滑面 上进行的，反射面是粗糙的。在粗糙的表面进行的无 规则反射叫漫反射。漫反射的光线能到各个方向，但 就其中的每条光线而言，都遵循反射规律。一般物 体，我们之所以能从各个方向看到它，就是漫反射的 结果。漫反射在实际中有广泛的应用。物理论文——形形色色的光现象 我们常见的平面镜的反射就是镜面 反射。平行光经镜面反射仍平行。很多 时候我们都利用镜面反射，但有时镜面 反射却是我们要避免的。比如教学用的 黑板，如果太光滑就会造成很多同学看 不清字。这是因为反射光大部分光沿与 镜面反射的路径传播。这时只要把黑板 弄粗糙一些即可。物理论文——形形色色的光现象 当光射到两种媒质界面，只产生反射而不产生 折射的现象叫全反射。当光由光密媒质射向光 疏媒质时，折射角将大于入射角。当入射角增 大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在 光疏媒质中将不出现折射光线，只要入射角大 于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是 全反射。所以，产生全反射的条件是：①光必 须由光密媒质射向光疏媒质。②入射角必须大 于临界角。由于镜面反射常常造成光的能量损 失，常常用全反射透镜代替平面镜。潜望镜就 是这样做的。全反射的应用很广，如改变光的 传播方向、测量折射率和传导光束等。物理论文——形形色色的光现象 三、光的折射 光的折射满足折射定律。其内容如下：①折射线、法线、入射线在同 一平面内。②折射线、入射线在法线的两侧。③折射角的正弦与入射 角的正弦的比值是一常数。 光由光速大的媒质进入光速小的媒质，光线将向法线偏折，即光线配 法线的夹角变小。 在水底有一束光源，光束达到水面然后折射到空气中，当然，也有一 部分光线产生反射。当入射角加大时 ，更多的光线产生反射。当入 射角大于或等于临界角时，发生全反射。临界角是由两个介质的折射 率来决定的： n 是两个介质的折射率。 nair water sinθ nair / nwater crit物理论文——形形色色的光现象 在地球上观察日出时，太阳发出的光线进入大 气层经过无数次折射才映入观察者的眼帘，观察者 认为光是直线传播的，所见太阳好像在如图1-40所示 的S′处的“太阳”乃是阳光经过大气层折射后形成的 虚像。实际上这时的太阳S还在地平线以下。物理论文——形形色色的光现象 透过燃烧得很旺的炉火 上方空气看炉火另一侧竖立 木棍，发现木棍不规则地左 右晃动变得弯曲了，如图所 示，这是由于人眼所见木棍 的虚像密度分布变化的气流 飘移。物理论文——形形色色的光现象 雨后初晴的早晨或傍 晚，或者远处还落着小雨， 另一边又在出太阳，常观察 到天空出现彩虹，这是由于 光的折射产生的色散现象， 如图所示，太阳光进入水滴 后，因各色光的折射率不同 而产生色散。实际上是一部 分光线反射，一部分光线折 射进入水滴，在水滴里面发 生内部反射（全反射）然后 再从水滴折射而出，人眼可 见各色光。物理论文——形形色色的光现象 眼睛 视觉器官。眼睛和照相机相似，一部分是光学成像系统，能够保证在视网膜上形 成外界物体清晰的像；另一部分是与照相底片相似的感光层，即视网膜上的感光 细胞及其外段的光敏色素。 眼球近似于球体，内部的角膜、水样液、晶状体及玻璃体构成屈光系统，起到一 个双凸透镜的作用。眼睛比照相机机构要复杂得多。除了有一套自动调节控制机 制外还能把光携带的信息变成神经电信号并经过初步加工处理传到大脑。 眼睛有一套自动调节控制机制，即能使远处的物体成像在视网膜上，也能使近处 的物体成像在视网膜上。其原因是晶状体本身是有弹性的，可以靠周围肌肉的运 动改变它的表面的弯曲程度，从而改变其焦距。因此眼睛是一种精巧的变焦距系 统。眼睛要看清一个物体，除了像要成在视网膜上以外，还需要成在视网膜上的 像足够的明亮，这主要靠瞳孔的调节，瞳孔的大小是可以改变的，改变它就可以 控制进入眼球的光线的多少，它的作用像照相机的光圈。另外眼睛要看清楚一个 物体还要满足第三个条件，就是物体的两端对眼睛光心所张的视角要大于1分。当 物体对眼睛所张的视角小于1分的时候，在视网膜上所成的像就会落在同一个感光 细胞上，整个物体看上去就会缩成了一点无从分辨。 物体上射出的光一部分进入眼睛在视网膜上成一实像，我们就看清了物体。眼睛 不仅能看清物体，而且还能看清物体通过光学系统所成的虚像，虚像是反射光线 或折射光线的反向延长线形成的，但这些反射光线或折射光线进入眼睛后能在视 网膜上成一实像。 人们眼球的焦距只有厘米左右，所以观察的物体一般总在眼睛的两倍焦距以 外，它在视网膜上所成的像是缩小倒立的实像，由于长时间的感受已养成习惯， 脑神经能清楚地识别各种物体，不至有上下倒置、左右易位的感觉。物理论文——形形色色的光现象 近视眼 一种远点为有限距离的非正常眼，这种眼睛的折光本 领比正常的眼睛大些，或者角膜到视网膜的距离比正 常的眼睛长些。晶状体在曲率最小的时候，也不能把 平行光束会聚在视网膜上（而是聚在视网膜前），这 种眼睛远点不是无限远，只适于看较近的物体，近点 也比10厘米小，要使这种眼睛能够看清楚无限远的物 体，必须把物体在视网膜前所成的像，移到视网膜 上。矫正近视眼的方法是配带一副用凹透镜做的眼 镜，利用这种透镜对于光束的发散作用可以使得物体 所成的像远一点，刚好成在视网膜上。青少年多患近 视眼，因此应该注意眼睛的保健
在我们这个充满着绚丽色彩的世界中，声音起到着重要的作用。没有声音的世界将会怎样。让我们来幻想一下那将会是一个怎样的世界呢？是有趣的？阴冷的？安静的？还是…… 人类是世界的主宰者，首先声音会对人类怎样呢？那就让我们先来谈谈声音对人类的影响吧！如果没有声音，人类会怎样呢？如果没有声音人们说话发不出声音，就像是那些失声的人打着哑语来交谈。人又为什么要耳朵呢？又没有声音能听，难道是用来装饰的吗？现在的那些优美的音乐又怎么会有呢？如果没有声音整个世界都死寂在死一般宁静的宇宙中有何意义呢？如果没有声音，学生们上学如何读书、识字呢？又怎么会有音乐、英语、信息……课程呢？又将如何表达想要表达的意思，难道靠手语吗？我实在无法想象那时的教学会是怎样的。 中国的祖先盘古制造出人类就是他觉得世界太安静了，太缺少生气了，但现在如果没有声音，没有那欢声笑语。那为什么又要有人类呢，有了人类又有何意义呢。我们不是贝多芬，也没有贝多芬的本领，即使听不见，也能够用牙咬住木棍，根据振动颅骨感到声音，但如果没有声音，连声波也没有，即使是贝多芬也不能感受到声音，更别说弹钢琴了。假如没有声音又怎么会有现在的电话呢，如果亲人在远方，他们又将如何交谈呢？难道相隔那么远也能够打手语吗？如果……如果……太多的如果了，我认为这些如果是不可以的，总而言之人类需要声音。 很难想象如果没有声音，人类将怎样生存呢！当然这不只有人类；动物也同样需要声音，如果没有声音连动物也无法生存；举个例子来说吧！蝙蝠可以说是特殊的动物了，它虽然长有一双眼睛，按说听不见总可以看见吧，但是你们可知道被喻为动物界中的“盲人”。它的眼睛是名不副实的，因为它靠得是耳朵。用耳朵听超声波来辨别位置和躲避障碍物的。如果没有声音，蝙蝠听不见声音，捕不到食物，也不能够飞翔，那它还有生存的机会吗，当然不止蝙蝠一种动物，其他动物同样离不开声音。这里举出这个例子强调“地球离不开声音”。 没有声音，人们仿佛生活在真空中，安安静静的，一丝声也没有。没有风声雨声读书声，更加鸟声歌声欢笑声。所以现在有人类生存的这个宇宙中不能没有色彩更加不能没有声音
研究动机： 我这次会选「光对植物的影响」这个题目的原因是：世界上到处都是植物，而且我知道植物在生长的过程中，一定需要适度的阳光，所以我想要了解光的强弱对植物的生长是否有影响；不同的光对植物的生长是否有影响；不同颜色的光对植物的生长是否有影响。研究目的： （一）光的强弱，对植物生长的影响？（二）不同颜色的光，对植物生长的影响？（三）光的强弱，对植物生产养分的影响？研究结论与建议：实验一、光的强弱，对植物生长的影响 从这个实验中，发现 (一)25W下的植物长的最快，平均每天长，因为25W的光最强，所以植物有足够的光线可以使自己快速生长。 (二)8W下的植物长的最慢，平均每天长，因为8W的光线最弱，所以植物没有足够的光线可以使自己生长。实验二、不同颜色的光，对植物生长的影响从这个实验中，发现（一）在8W的叶子加上碘液，发现颜色稍淡，可能是因为8W的灯光不够强，无法使植物大量的制造养分，因此颜色较淡。（二）在25W的叶子加上碘液，发现两个的颜色都差不多，颜色较深，可能是因为25W的光线已足够植物制造养分，所以在25W灯光下的植物，养分较多。实验三、光的强弱，对植物生产养分的影响从这个实验中，发现（一）在8W的叶子加上碘液，发现颜色稍淡，可能是因为8W的灯光不够强，无法使植物大量的制造养分，因此颜色较淡。（二）在25W的叶子加上碘液，发现两个的颜色都差不多，颜色较深，可能是因为25W的光线已足够植物制造养分，所以在25W灯光下的植物，养分较多。一、光的强弱，对植物生长的影响？（一）从实验中发现，绿豆的茎都长的特别高，可能是因为给植物光照的时间不够，导致植物的叶子特别少，而茎却特别高，所以在实验中，植物高度的差异性很小，在下次实验的时候，光的瓦数差异要更大，光照的时间要很久，才能做出差异性较显著的实验。（二）当初，是把为发芽的绿豆埋进去，但是，每颗绿豆发芽的时间都不一样，导致实验有误差，下次做实验，应该把一样高的芽放在一起，才能减少实验的误差。二、光的颜色，对植物生长的影响？ 我们发现不同波长的光对植物生长发育有不同的影响。植物在行光合作用过程中，并不是所有波长的光能都可利用，光线中的红光与蓝光(红色光的波长范围为640-740nm，蓝色光为420-490nm)是被植物吸收最多的，并能促进叶绿素的形成，具有最大的光合活性(行光合作用的能力)。绿光容易被绿色叶子反射和透射，因此很少被吸收利用。但是在本次的实验中观察到照射紫光的绿豆长的最高,其次才是照射蓝光与红光的绿豆,是否还有其他的重要因素影响本次的实验，导致实验结果不如预期，是一个值得探讨的好问题。 三、光的强弱，对植物生产养分的影响 ？ 从实验中发现，植物滴上碘液以後，并没有明显的差距，可能是因为光照的时间不够久，导致叶子的养分都被拿来使用。在摘下来以後，都处於阴暗处，导致养分拿来供给叶子，使得实验并没有明显的差距，在下次的实验中，让植物照光时，照得久一点，并且放置在有阳光的地方，才能避免养分的流失。
关于光的本性问题很早就引起了人们的关注。微粒说1638年，法国数学家皮埃尔·伽森荻（Pierre Gassendi）提出物体是由大量坚硬粒子组成的。并在1660年出版的他所著的书中涉及到了他对于光的观点，也认为光也是由大量坚硬粒子组成的。牛顿随后对于伽森荻的这种观点进行研究，他根据光的直线传播规律、光的偏振现象，最终于1675年提出假设，认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说很容易解释光的直进性和反射现象，因为粒子与光滑平面发生碰撞的反射定律与光的反射定律相同。然而微粒说在解释一束光射到两种介质分界面处会同时反射和折射，以及几束光交叉相遇后彼此毫不妨碍的继续向前传播等现象时，却发生了很大困难。波动说罗伯特·胡克在1685年发表的《显微术》一书中，认为光是一种振动，发光体的每一振动在介质中向各个方向传播。胡克初步建立了波面和波线的概念，并把波面的思想用于对光的折射和薄膜颜色的研究。惠更斯（Christian Huygens）著《论光》更明确地提出了光是一种波动的主张，他认为光是一种介质的运动，该运动从介质的一部分以有限速度依次地向其他部分传播，他把光的传播方式与声音在空气中的传播作比较。波动说很容易能够解释微粒说不能解释的两个问题。水波可以同时发生反射和折射，并且水波的反射和折射规律和光完全相同。湖面上的激烈水波能够自由的互相穿过，通过一个窗口能够同时听到窗外几个人讲话的声音，这些都是人们熟知的波的现象。然而，早期的波动说缺乏定量的数学严密性，也缺乏对波动特性的足够说明，仍然摆脱不了几何光学的观念。同时，惠更斯所提出的波动说是把光比作像“水波”一样的机械波，即机械波的传播需要依靠介质，而光却能在真空中（即无介质）传播。牛顿并不是在根本上否认光的波动性，事实上正是牛顿首先提出了光在本质上是一种周期过程的观点，他还多次提到光可能是一种振动并与声波作对比。然而从他的著作《光学》的其他部分来看，他还是倾向于光的微粒说。突出的例子是从光的微粒说出发，根据机械粒子遵守的力学规律来解释光的反射定律和折射定律，并得出了光密介质中的光速要大于光疏介质中的光速这一与事实不符的结论。英国物理学家托马斯·杨（1773年 – 1829年）用干涉实验证明了光的波动性由于牛顿在学术界有很高的声望，致使微粒说在其后的100多年里一直占着主导地位，而波动说却发展得很慢。同时，如果要证明光具有波动性，必须设法显示出光具有干涉现象，而干涉现象的产生必须得到两列相干光，然而要得到两列相干光在当时是很困难的。直到1801年英国物理学家托马斯·杨（Thomas Young）终于用干涉实验证明了光的波动性。详见杨氏双缝干涉实验电磁说到19世纪中期，光的波动性已经得到公认，然而当时人们只了解在介质中传播的机械波，认为光波也是一种机械波。而任何机械波的传播都依靠介质，光却能在真空中传播。从太阳和其他恒星所发出的光，是通过什么介质传播过来的呢？为了说明光传播的这个问题，人们便假设在宇宙空间中到处充满着一种特殊的物质，这种物质被称作以太，光便是通过“以太”来进行传播。为了解释光波的各种性质，对于“以太”这个概念又进一步提出了种种假设。譬如，“以太”的密度极小，却具有较大的弹性等。由于对“以太”性质种种假设间存在明显的矛盾，人们很难相信存在这种物质。而为证明“以太”存在的各种实验也都以失败而告终。1846年，法拉第发现在磁场的作用下，偏振光的振动面会发生改变。这一重要的发现，表明光和电磁现象间存在着某种联系，同时将人们的目光转移到了电磁现象来考虑。19世纪60年代，麦克斯韦在研究电磁场理论时预见了电磁波的存在。同时指出电磁波是一种横波，电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦通过电磁波与光波的相似性质，提出假设，认为光波是一种电磁波。20多年后，赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得电磁波的传播速度的确与光速相同，同时电磁波也能够产生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象，从实验中证明了光是一种电磁波。光子说光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步。但是，还是在赫兹用实验证实光的电磁说的时候，就已经发现了光电效应这一现象，而这一发现也使光的电磁说遇到了无法克服的困难。1905年爱因斯坦提出光量子论，运用光子的概念解释了光电效应。
光的本质是一种能引起视觉的电磁波，同时也是一种粒子（光子）。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。光的速度：光在真空中的速度为每秒30万千米（精确点就是299 792 458 m / s）。,人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围大约为390～760nm(10-9m)，光分为人造光和自然光。光源分冷光源和热光源；光源：自身能够发光的物体称为光源。冷光源：指发光不发热（或发很低温度的热）。如萤火虫等；热光源：指发光发热（必须是发高温度的热）。如太阳等；有实验证明光就是电磁辐射，这部分电磁波的波长范围约在红光的微米到紫光的微米之间。波长在微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在微米以下到微米左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域，甚至X射线均被认为是光，而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。光具有波粒二象性，即既可把光看作是一种频率很高的电磁波，也可把光看成是一个粒子，即光量子，简称光子。光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义“米”的标准，并且约定光速严格等于299,792,458米/秒，此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来，随着实验精度的不断提高，光速的数值有所改变，米被定义为1/299,792,458秒内光通过的路程,光速用“c”来表示。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…… 当一束光投射到物体上时，会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。 光线在均匀同等介质中沿直线传播。光波，包括红外线，它们的波长比微波更短，频率更高，因此，从电通信中的微波通信向光通信方向发展，是一种自然的也是一种必然的趋势。 普通光：一般情况下，光由许多光子组成，在荧光（普通的太阳光、灯光、烛光等）中，光子与光子之间，毫无关联，即波长不一样、相位不一样，偏振方向不一样、传播方向不一样，就象是一支无组织、无纪律的光子部队，各光子都是散兵游勇，不能做到行动一致。 光反射时，反射角等于入射角，在同一平面，位于法线两边，且光路可逆行。光线从一种介质斜射入另一种介质中，会产生折射。如果射入的介质密度大于原本光线所在介质密度，则入射角小于折射角。反之，若小于，则入射角大于折射角。但入射角为0，则无论如何，折射角为零，不产生折射。但光折射还在同种不均匀介质中产生，理论上可以从一个方向射入不产生折射，但因为分不清界线且一般分好几个层次又不是平面，故无论如何看都会产生折射。如从在岸上看平静的湖水的底部属于第一种折射，但看见海市蜃楼属于第二种折射。凸透镜凹透镜这两种常见镜片所产生效果就是因为第一种折射。激光——光学的新天地 光源可以分为三种。 第一种是热效应产生的光，太阳光就是很好的例子，此外蜡烛等物品也都一样，此类光随着温度的变化会改变颜色。 第二种是原子发光，荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光，此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩，所以彩色拍摄时我们需要进行相应的补正。 第三种是synchrotron发光，同时携带有强大的能量，原子炉发的光就是这种，但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会，所以记住前两种就足够了。光的色散复色光分解为单色光的现象叫光的色散．牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光分解为彩色光带(光谱).色散现象说明光在媒质中的速度(或折射率n=c/v)随光的频率而变.光的色散可以用三棱镜,衍射光栅,干涉仪等来实现.白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的叫做复色光。红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。 色散：复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。
在实际生活当中，有很多有趣而奇 妙的光现象。大到吸引全球注意力的日 食、月食，小到肥皂泡上的彩色图案， 只要你留心，随时都能发现自己身边的 光现象。不过，你有没有思考过它们的 原因呢？其实，这些光现象很多都可以 用我们学过的波的知识来解释，现在就 让我们去看一看自己身边奇妙的光现象 吧物理论文——形形色色的光现象 广义范围内的光指全部电磁波。迄今为止，所知的 最长波长为107米左右，最短波长为10-15米左右。 可见光指能引起人视觉的电磁波，其波长约在 ×10-7～×10-7米，它包括从红光到紫光的各 种单色光 。 下面我们将针对可见光谈以下几个问题： 1 光的传播 2 光的反射 3 光的折射 4 光的衍射 5 光的干涉 6 光的散射 7 极光物理论文——形形色色的光现象 一、光的传播 在均匀介质中光沿直线传播。 这条性质我们是司空见惯了。也正 是光的这条性质，使人们费了很大劲才 弄清光的波动性质。究竟有什么现象是 光的直线传播造成的呢？就让我们看一 下吧。物理论文——形形色色的光现象 日食、月食是一重要的 天文现象，是光在同一种均 匀介质中沿直线传播的例 证。物理论文——形形色色的光现象 日全食、日偏食和 日环食 月球的影可以分为本影、半影和伪半 影三部分。月球绕地球的轨道和地球 绕太阳的轨道都不是正圆，所以日、 月同地球之间的距离时近时远。因 此，在日食时，观察者在本影范围看 到太阳全部被月球遮住，称为日全 食；观察者在半影内则见到太阳部分 被月球遮住，称为日偏食；观察者在 伪本影内见到太阳的中间部分被月球 遮住，周边剩下一个光环，称为日环 食。当月球绕地球运行到太阳与地球 之间几乎与太阳同起同落时，从地球 上见不到月球，这时称为朔，日食现 象发生在朔的时候。朔的周期约为 天。但不是每隔天都发生一次日 食，原因是月球绕地球运行的轨道平 面和地球绕太阳运行的轨道平面不完 全重合，两者之间有5°9’的平均夹 角。所以只有当朔时太阳离两个轨道 平面的交点在某一角度以内时才会发 生日食。物理论文——形形色色的光现象 月全食、月偏食与半影月食 月食是月球进入地球阴影，月面变暗的现象。地球在背着太阳的方向 有一条阴影，叫地影。地影分为本影和半影两部分。本影没有受到太 阳直接射来的光，半影受到一部分太阳射来的光。月球在绕地球运行 过程中进入地影后就发生月食。月球整个都进入本影发生月全食；部 分进入本影发生月偏食。月全食和月偏食叫本影月食。有时月球只进 入半影而不进入本影，发生半影月食。 当地球处在太阳与月球之间时，月球朝向地球的一面照满太阳光，从 地球上看月球，月球呈光亮的圆形，这叫望。望的周期与朔相同，月 食只能发生在望的时候。但由于地球与月球运行轨道不在同一平面， 而有一个5°9′的夹角，不是所有望的时候都发生月食。只有当月球 运行到两个轨道平面的交点附近时，月食才可能发生。物理论文——形形色色的光现象 由于地球的本影比 月球大得多，在月 全食时，月球会会 完全进入地球的本 影区内，因此，绝 不会出现月环食这 种现象。 发生月食时， 地面上的观测面积 很大，可覆盖半个 地球，只要是天气 晴朗的夜空就能看 得到。物理论文——形形色色的光现象 本影区是光线完全射不到的地方。点光源生成的影区 周围可以出现亮边，这是由于光的波动性，光遇到障 碍物后，发生衍射的结果。发光体越大，本影区越 小。如白炽灯下的人影很清楚，荧光灯下的人影十分 模糊，就是两者比较而言，白炽灯可看成是点光源， 发光面小；荧光灯的发光面就比白炽灯大得多。医院 里外科手术用的无影灯，就是在一个很大的圆形灯罩 里交错排列或呈环形排列几个到10多个灯球，每个灯 球里有一个镜面灯泡，灯炮下半部的内壁上涂有一层 铝，把光线均匀柔和地反射到整个灯球上。这样，各 个灯球都能把光线照射到手术台上，既保证有足够的 亮度，同时又不留任何影子。物理论文——形形色色的光现象 星光闪烁 夜晚，天上的星星，特别是地平线附近的星星，常以震动的形 式急速变化。时明时暗，上下跳动，左右摇晃。而且有时颜色也 有变化，这就使所谓的星光闪烁，或者说是星星“眨眼”。这是由 于大气处于经常不断地运动中，空气密度也相应地不断变化。又 因为不同光波的折射率是不同的，所以看起来，位置和颜色都不 断地变化。 来自地平线附近的星光，由于穿过的大气层厚，又由于底层大 气变化大，所以闪烁显著。地面的发光物也会有同样的闪烁现 象。 星光闪烁往往反映出大气的不稳定，是天起变化的征兆，所以 有“天上星星跳，风雨就来到”的谚语。 同样的原因，在炎热的夏季，地面上的目标物，由于强烈的增 热，空气密度变化大，大气层不稳定，折射率不断变化，远处看 起来一些树木、房屋等会产生晃动，气象学上称为闪晃。这中闪 晃也和星星闪烁一样，是天起变化的征兆，因为这是大气层不稳 定的表现。物理论文——形形色色的光现象 假设地球表面不存在大气层，那么 人们观察到的日出时刻与实际存在的大 气层的情况相比将延后 。这是由于太阳 光在不均匀的大气层中传播发生弯曲的 原因。海市蜃楼也是介质不均匀造成的 众人皆知的现象。这些现象等说到折射 时再详细说明。物理论文——形形色色的光现象 二、光的反射 我们能够看到的物体有的是光源（自己能发出光 线），有的则是因为它们能反射光。光的反射分为镜 面反射和漫反射，而以漫反射最为常见。光线经光滑 面发生的反射现象。镜反射遵循反射定律，反射光线 是有规律的。平面镜、球面镜及各种曲面的反射都是 镜反射。镜反射能生成各种像，并在适当位置和范围 内能观察到。在现实中，大量的反射都不是在光滑面 上进行的，反射面是粗糙的。在粗糙的表面进行的无 规则反射叫漫反射。漫反射的光线能到各个方向，但 就其中的每条光线而言，都遵循反射规律。一般物 体，我们之所以能从各个方向看到它，就是漫反射的 结果。漫反射在实际中有广泛的应用。物理论文——形形色色的光现象 我们常见的平面镜的反射就是镜面 反射。平行光经镜面反射仍平行。很多 时候我们都利用镜面反射，但有时镜面 反射却是我们要避免的。比如教学用的 黑板，如果太光滑就会造成很多同学看 不清字。这是因为反射光大部分光沿与 镜面反射的路径传播。这时只要把黑板 弄粗糙一些即可。物理论文——形形色色的光现象 当光射到两种媒质界面，只产生反射而不产生 折射的现象叫全反射。当光由光密媒质射向光 疏媒质时，折射角将大于入射角。当入射角增 大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在 光疏媒质中将不出现折射光线，只要入射角大 于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是 全反射。所以，产生全反射的条件是：①光必 须由光密媒质射向光疏媒质。②入射角必须大 于临界角。由于镜面反射常常造成光的能量损 失，常常用全反射透镜代替平面镜。潜望镜就 是这样做的。全反射的应用很广，如改变光的 传播方向、测量折射率和传导光束等。物理论文——形形色色的光现象 三、光的折射 光的折射满足折射定律。其内容如下：①折射线、法线、入射线在同 一平面内。②折射线、入射线在法线的两侧。③折射角的正弦与入射 角的正弦的比值是一常数。 光由光速大的媒质进入光速小的媒质，光线将向法线偏折，即光线配 法线的夹角变小。 在水底有一束光源，光束达到水面然后折射到空气中，当然，也有一 部分光线产生反射。当入射角加大时 ，更多的光线产生反射。当入 射角大于或等于临界角时，发生全反射。临界角是由两个介质的折射 率来决定的： n 是两个介质的折射率。 nair water sinθ nair / nwater crit物理论文——形形色色的光现象 在地球上观察日出时，太阳发出的光线进入大 气层经过无数次折射才映入观察者的眼帘，观察者 认为光是直线传播的，所见太阳好像在如图1-40所示 的S′处的“太阳”乃是阳光经过大气层折射后形成的 虚像。实际上这时的太阳S还在地平线以下。物理论文——形形色色的光现象 透过燃烧得很旺的炉火 上方空气看炉火另一侧竖立 木棍，发现木棍不规则地左 右晃动变得弯曲了，如图所 示，这是由于人眼所见木棍 的虚像密度分布变化的气流 飘移。物理论文——形形色色的光现象 雨后初晴的早晨或傍 晚，或者远处还落着小雨， 另一边又在出太阳，常观察 到天空出现彩虹，这是由于 光的折射产生的色散现象， 如图所示，太阳光进入水滴 后，因各色光的折射率不同 而产生色散。实际上是一部 分光线反射，一部分光线折 射进入水滴，在水滴里面发 生内部反射（全反射）然后 再从水滴折射而出，人眼可 见各色光。物理论文——形形色色的光现象 眼睛 视觉器官。眼睛和照相机相似，一部分是光学成像系统，能够保证在视网膜上形 成外界物体清晰的像；另一部分是与照相底片相似的感光层，即视网膜上的感光 细胞及其外段的光敏色素。 眼球近似于球体，内部的角膜、水样液、晶状体及玻璃体构成屈光系统，起到一 个双凸透镜的作用。眼睛比照相机机构要复杂得多。除了有一套自动调节控制机 制外还能把光携带的信息变成神经电信号并经过初步加工处理传到大脑。 眼睛有一套自动调节控制机制，即能使远处的物体成像在视网膜上，也能使近处 的物体成像在视网膜上。其原因是晶状体本身是有弹性的，可以靠周围肌肉的运 动改变它的表面的弯曲程度，从而改变其焦距。因此眼睛是一种精巧的变焦距系 统。眼睛要看清一个物体，除了像要成在视网膜上以外，还需要成在视网膜上的 像足够的明亮，这主要靠瞳孔的调节，瞳孔的大小是可以改变的，改变它就可以 控制进入眼球的光线的多少，它的作用像照相机的光圈。另外眼睛要看清楚一个 物体还要满足第三个条件，就是物体的两端对眼睛光心所张的视角要大于1分。当 物体对眼睛所张的视角小于1分的时候，在视网膜上所成的像就会落在同一个感光 细胞上，整个物体看上去就会缩成了一点无从分辨。 物体上射出的光一部分进入眼睛在视网膜上成一实像，我们就看清了物体。眼睛 不仅能看清物体，而且还能看清物体通过光学系统所成的虚像，虚像是反射光线 或折射光线的反向延长线形成的，但这些反射光线或折射光线进入眼睛后能在视 网膜上成一实像。 人们眼球的焦距只有厘米左右，所以观察的物体一般总在眼睛的两倍焦距以 外，它在视网膜上所成的像是缩小倒立的实像，由于长时间的感受已养成习惯， 脑神经能清楚地识别各种物体，不至有上下倒置、左右易位的感觉。物理论文——形形色色的光现象 近视眼 一种远点为有限距离的非正常眼，这种眼睛的折光本 领比正常的眼睛大些，或者角膜到视网膜的距离比正 常的眼睛长些。晶状体在曲率最小的时候，也不能把 平行光束会聚在视网膜上（而是聚在视网膜前），这 种眼睛远点不是无限远，只适于看较近的物体，近点 也比10厘米小，要使这种眼睛能够看清楚无限远的物 体，必须把物体在视网膜前所成的像，移到视网膜 上。矫正近视眼的方法是配带一副用凹透镜做的眼 镜，利用这种透镜对于光束的发散作用可以使得物体 所成的像远一点，刚好成在视网膜上。青少年多患近 视眼，因此应该注意眼睛的保健。
在城市化进程中，光污染已成为继大气污染、水污染、噪声污染、固体废弃物污染之后的一类新兴环境污染。我为大家整理的光污染科技论文，希望你们喜欢。
城市光污染相关问题
摘要：在城市化进程中，光污染已成为继大气污染、水污染、噪声污染、固体废弃物污染之后的一类新兴环境污染。虽然它的危害显而易见但目前还未列入环境污染防治范畴。随着光污染的危害愈演愈烈，光污染已引起科学家们的重视。针对城市光污染的现状分析其对人类的危害，立法情况，讨论应对措施十分重要。
关键词：城市光污染光污染对交通安全的影响 立法现状 解决对策
中图分类号：TU984文献标识码： A
前言：光污染通常是指过量的光辐射, 包括可见光、紫外与红外辐射对人体健康和人类生存环境造成的负面影响的总称。溢散光、反射光和眩光等在现代城市建筑中所产生的光都可以定义为光污染。(邵力刚，2006)
但是, 由于人们的忽略，我国许多城市不能合理利用灯光照明，有关光污染的研究还停留在光污染概念探讨阶段，没有构建城市光污染综合延缓体系。城市光污染防治是一个系统工程, 不仅涉及政府、企业和广大公众, 而且还需要从规划设计、行政监管、法律法规、技术创新、教育宣传等多层面来研究。
1光污染分类
国际上将光污染分为3 类:
1) 白亮污染：是指阳光照射强烈时, 城市里的玻璃幕墙等反射的光线, 眩眼白亮, 这称为白亮污染。
2) 人工白昼污染：指夜间的室外照明,如商场、酒店的照明等所造成的污染。
3) 彩光污染是指舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯以及闪烁的彩色光源即彩光污染。(王伟武，2008)
随着社会的发展，新型光污染层出不穷。光污染也不仅仅指对人生理心理产生不良影响的光害，也包括有害于环境和其它生物的光害现象，以及城市中杂乱的视觉环境污染。(代杨，2011)
2光污染的产生原因
光污染的社会化是现阶段的普遍问题，然而光污染的产生原因是因为点光源的大量应用。所以如何治理光污染可以从产生原因着手。
城市建设中的光污染原因
社会上为了使建筑物美观，过多使用玻璃墙，使得建筑”闪闪发亮”，但是墙壁反射的光线比阳光更加刺眼，给人的危害可想而知。据测定：白色的粉刷面反射系数为69%～80%、镜面玻璃反射系数为82%～88%，比毛面砖石外装修筑物反射系数大10 倍左右，这就大大超过人们生理上的适应范围。(黄小锦，2011)
刺眼的广告灯、河堤的夜景灯遍布城市的各个角落。夺目的广告灯、夜景灯等将夜空变成了白昼，星空的美景慢慢离人们远去。尤其是大型音乐喷泉的高射灯灯光过于强，像西安、凤县、汉中等地都设有这样的灯具。
路灯使用不当。过多的路灯使得路面灯光过强，有些路灯的位置不当造成人眼的盲区，导致车祸。
建筑工地上高亮度的大灯存在过多。建筑工地所用灯亮度太强，管理不当，影响居民休息。
人们生活的文化观念方面的原因
由于人们对光污染还不是特别了解，所以在人们的意识里并没有对光污染采取防范措施的观念。对于照明人们，人们更多的是关注灯光的美化效果。为了让居室看起来更加“富丽堂皇”，一些家庭选用颜色较亮的瓷砖装修，甚至在室内安装多个镜面、刷白粉墙等，以上这些都是产生光污染的原因。(郝欢，2011)
3光污染的危害与增长
光污染是继四大污染物之后的又一大污染源，并且这一污染源有可能成为21世纪直接影响人类身体健康的又一环境杀手。
光污染的危害
研究发现, 光污染使天文观测的“视力”下降, 误导飞机和候鸟的飞行, 影响视觉辨识, 产生眩光与过热。长时间在光污染环境下工作和生活的人视力急剧下降, 同时产生头昏、心烦、失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。光污染使数量巨大的城市昆虫和鸟类死于非命, 严重破坏了生态平衡。
光污染对人们健康的影响
刺眼眩目的灯光危害人的视觉功能、扰乱大脑神经的功能。孩子对光的刺激格外敏感，受到光的刺激时大脑会产生一系列不良反应。一些年轻父母，在孩子卧室装上长明灯，让孩子“亮睡”，这不仅不会助于孩子睡眠，而且会妨碍孩子钙质吸收，诱发近视甚至白血病等疾患。
光污染对人们生活的影响
光污染给居民生活带来麻烦。夏天玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内，增加室内温度，影响正常生活。
有些玻璃幕墙是半圆形的，反射光汇聚容易引起火灾。在德国柏林，1987年曾发生一场火灾，元凶就是对面高层玻璃幕墙产生的聚光。
光污染对生态的影响
光污染不仅危害人类健康，而且影响动植物的繁殖，造成数量巨大的城市昆虫死于非命。
大多数动物在晚上不喜欢强光照射，大多会选择黑暗时刻出来觅食，可是夜间室外照明产生的光往往打乱了动物生物钟的节律，通过破坏昆虫在夜间的正常繁殖从而破坏生态平衡。
光污染影响城市环境和气候。
城市照明中的人工白昼光污染，不仅耗电过多，而且消耗了大量的能源。全国很多地方依然实行拉闸限电的措施来控制用电，而多度的人工白昼却使得这些措施变得毫无意义。据统计，全球每年照明耗电约20 000亿度，生产这些电力产生的CO2 和SO2 等废弃物更是造成严重的污染，也加剧了城市的“热岛现象”。
光污染的增长
由于各国对光污染的状况尚没有精确测量和统计, 使得多达99%的人生活在光污染中还依然不知不觉。例如发达国家，德国光污染以每年6%的速度增长, 意大利和日本的增长率估计为10%和12%。近年来, 基于我国城市建筑和照明的大规模增长, 预计光污染增长速度不会低于发达国家,。
4光污染对驾驶安全的影响
光污染对驾驶安全性影响概述
光污染对驾驶安全性影响主要表现在昼光光污染中的白亮污染和夜光光污染中的彩光污染。白天，城市道路两侧建筑物的玻璃幕墙等如镜子般反射阳光，会在瞬间遮住司机的视野，使驾驶员感到头昏目眩，对驾驶员的视觉和心理产生强烈刺激，很容易造成意外交通事故。当夜幕降临时，城市道路两侧五彩缤纷的瀑布灯、广告灯、霓虹灯以及其它汽车灯等也会把驾驶员照得眼花缭乱，引起驾驶员错觉和视觉疲劳。
城市光污染对驾驶安全性影响评价就是建立在对道路光污染状况分析的基础上，通过安全性评价指标的建立对产生光污染的因素进行量化，运用安全性评价指标体系对道路光污染进行分析和评价，将定性的分析转化为定量的分析。根据评价结果判定道路关于光污染的安全等级，可以得出现有的管理措施是否能够满足安全行车的需要。如果不能达到要求，就需要针对在评价过程中所发现的光污染控制的薄弱环节制定相应的安全对策措施以改善状况，同时为相关部门光污染管理政策的提出和实施提供了理论支持。
城市中光污染是一个复杂的系统，由许多相互影响相互制约的因素构成。同时，由于没有法律约束，缺乏有效的管理。随着城市现代化的飞速发展，致使光污染对驾驶安全性的影响更加多样和复杂。
幕墙玻璃光污染已成为都市交通事故隐患
不少高层建筑为追求美观，外围多采用玻璃幕墙设计。但在阳光比较好的时候，玻璃反射太阳光，就造成了光污染。在济南一些路段的某些时间段，驾驶员能被强光刺得睁不开眼睛，行车安全受到影响。比如当建筑物的反射光十分强烈时，驾驶员和副驾驶座上的人都会产生了眩晕感，然后下意识地把头扭到一边，严重时，光污染会对司机造成眩光，导致短暂“失明”，几秒钟后，视觉才慢慢恢复。但这时如果汽车还在行驶，就很有可能发生交通事故。
适度的道路照明能够增加行人的安全感，放松人们的神经，提高交通安全。但是过度的或者不适当的道路照明则会带来眩光，引起眼部不适，影响行人和司机的视觉和情绪，进而损害人们的身心健康，增加交通事故发生率。
5我国光污染的立法现状
从司法实践和理论层面来看，现在人们普遍认为光污染在我国环境保护法领域尚属于立法空白点。但事实上，我国现行民事法律法规中已经具有了处理光污染案件的法律依据，只是民法中对光污染侵害的救济条款尚存在局限性，因此需进一步完善立法以及解决司法实践中具体实施的问题。
《中华人民共和国民法通则》(以下简称《民法通则》)的有关光污染规定《民法通则》第83条规定:“不动产的相邻各方，应当按照有利生产、方便生活、团结互助、公平合理的精神，正确处理截水、排水、通行、通风、采光等方面的相邻关系。给相邻各方造成妨碍或者损失的，应当停止侵害，排除妨碍，赔偿损失。”第124条规定:“违反国家保护环境、防止污染的规定，污染环境造成他人损害的，应当依法承担民事责任。”《民法通则》第83条是规范相邻关系的，虽未直接使用光污染一词，但立法应随着社会发展而完善，该条在列举了截水、排水、通行、通风、采光之后又加上的“等方面”的相邻关系。“采光”是相邻关系的一种，采光权作为一种传统的与财产所有权相关的民事权利，是指相邻各方有权获得生产、生活所必需的充足的光线，因此相邻各方应彼此给予对方方便，以实现各自的权利。光线不足虽然也能引起人们的各种不便，但它毕竟不是由于“人为向环境排入超过环境自净能力的物质或能量”，传统意义上的采光权遭破坏不能算是环境污染。因此有必要对传统民法中的采光权做扩大解释。
光污染侵害并不仅限于相邻的不动产之间，光污染可能因玻璃幕墙、抛光金属板、霓虹灯等建筑物附属物产生，也可能因车灯、探照灯、电焊等流动光线产生。前者由于建筑物为不动产，可采用相邻理论;后者因附属于动产则无法采用该理论。因而运用相邻权理论解决光污染侵害存在局限性。我国现行立法中对光污染侵害的法律适用仅有“相邻关系”的规定，针对造成光污染侵害的行为，受害人可根据邻地利用权的规定主张赔偿其损失(包括精神及人身损失)。鉴于光污染对人身心及精神的损害极大，立法中应赋予公民或法人提起光污染精神损害赔偿诉讼的权利。
6光污染的防治对策与建议
尽快制订我国防治光污染的标准和规范
在规划和建设城市建筑与照明时加入光污染防治内容;加强对建筑材料和照明产品的光污染控制和检测;建立光污染研究、评价和检测体系;学习环保发达国家建立光环境保护区(如黑天空公园)。颁布相关法律措施，减少夜景灯使用，对路灯的灯光强度进行具体规定，尽量减少盲区。厦门市也曾颁布条例“对周围环境会产生光照污染的玻璃幕墙，应采用低辐射率镀膜玻璃或非抛光金属板，不得采用镜面玻璃或抛光金属板等材料”。
宣传光污染的相关知识及其危害
在街头小巷及社区张贴海报，分期摆摊设点展示有关图片。也可以将其编入课本，将学生的知识观念加强，使其对父母产生二次影响。使其对室内灯具装饰谨慎选择，尽量减少对身体的影响。
技术改革
虽然现阶段没有规范技术可以根治光污染，但可以从以下方面规避光污染：例如尽量不用大面积的玻璃幕墙采光,减少污染源;多建绿地,实施绿化工程,改平面绿为立体绿化,大力植树种草,将反射光改为漫反射;是限定夜景照明时间,改造已有照明设施;采用新型节能照明技术;合理选择光源等(张淑琴，2008)
建立和健全监管机制
认真做好防治光污染监督与管理工作，通过相关规章制度做好照明工程的光污染审查、鉴定和验收工作,减少光污染。(邵力刚，2006)。以政府为主导建立监管体系, 从工程实施主体、工程参与客体、工程监管主体等方面构建光污染防控监管体系, 制定相应的管理和监控办法,达到减少光污染的目的。(王伟武，2008)
利用林木减少光污染
林木的作用有很多：减少地表径流风险、改善空气污染。同时，林木作为公路中的绿化带可以减少空气中的汽车尾气含量，形成阻隔避免相向而行的汽车之间的灯光干扰，减少交通事故。可以通过加大林木建设来减少光污染。(袁德华，2010)
结语
人们熟知水、气、声等环境污染，但却忽略对人体有害的光污染。目前，光污染的危害程度有逐渐加剧的趋势，所以每个人都要有自我保护意识。我们要从根源处杜绝“光污染”的发生。城市的建设应该以人为本，应该控制和扬弃干扰人类健康的建设。追求城市的现代化非一个“亮”字所能概括。正如罗马哲言云:“一座城市既然有了历史的光辉，就不必再用灯光来制造明亮。”
参考文献
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城市中的光污染
摘要 文章首先针对目前广泛存在与城市环境中的光污染问题进行了分析，指出其来源以及对于环境和人类的影响，而后进一步根据分析得到的结论提出了治理光污染的若干方法和可行途径，对于城市中的光污染治理有着一定指导意义。
关键词 城市;光污染;治理;对策
科技的发展，在极力提升人们生活水平的同时，也在从多个侧面对人们的生活状态施加着各种各样的影响。尤其是在城市中，为了追求良好的照明效果以及装饰效果，各种光源以及镜面在城市中层出不穷，然而所有这些，在给人们的生活带来便捷和美感的同时，也给人们的生活以及健康带来了不利影响。光污染目前已经成为城市中重要的污染源之一，必须受到重视并加以治理。
1 光污染的来源与影响
就目前的状况看，所有违背人类生理与心理需求或有损于生理与心理健康的人工光源都属于光污染的范畴，主要包括眩光污染、射线污染、光泛滥、视单调、视屏蔽、频闪等多个方面。在现今社会中，光污染主要来源于如下几个方面：
首先是白亮污染。随着建筑科技的发展，城市美观越来越在建筑领域占据一席之地，玻璃以及陶瓷幕墙的种类层出不穷，随之而来的城市环境光污染也日趋严重。所谓白亮污染，就是城市建筑物中使用的各种具有反射特质的建筑材料对日光进行反射形成，经过反射的光线耀眼夺目，并且在城市中呈现出多角度特征，使得这种光污染充满于城市环境中。相关研究发现，长期处于此种环境之下，对于视网膜和虹膜都有着极大地损伤，视力将随之下降，并且白内障的发病率亦可增长到45%之多，同时白亮污染还能够造成人体亚健康状态，导致食欲下降、情绪低落、身体乏力等问题。除此以外，对于日光的反射还有可能造成室内温度变化，虽然处于特殊功能玻璃幕墙保护之下的建筑会呈现出一定的室内恒温特征，但是经过反射而进入室内的阳光会造成室内温度上升;而如果玻璃幕墙随着建筑物的设计呈现出一定弧度，还有可能造成太阳光的反射汇聚引发火灾;同时，玻璃幕墙对于光的反射作用，也常常会成为交通事故的罪魁祸首。
其次是人工白昼。这主要是指在夜间，人造光源将城市夜空照亮的现象。本来人造光源只会照亮地面附近景物，而照向天空的探照灯虽然在城市中相对不算密集，但因为城市大气中存在的大量粉尘和水蒸汽等悬浮微粒造成的光线漫射作用，使得整个城市夜空都被照亮，最终形成城市上空发亮的现象称作人工白昼。人工白昼对于人类并没有直接的危害，但是对于生物钟存在很大影响。不仅仅城市中生活的昆虫和鸟类的生物钟都会受到影响，就连人类的生物钟也会受到影响，总体而言对于整个生态环境都存在一定的不利影响。
最后是彩光污染。城市中无论是照明景观还是娱乐场所，都会重点考虑其观赏性而安装多种颜色的灯，这一类的灯具通常都由充满稀有气体的灯管来实现对于色泽的控制。但是此类灯发出的光线，其中不仅仅包括各种颜色的可见光，更可能包括一定成分不可见光，对于这一部分不可见光线，有可能存在对于人体有害的光成分。如果长时间收到这些彩光照射，轻则造成亚健康，出现恶心、呕吐、头晕以及失眠等症状，重则甚至有可能导致白血病、白内障、癌症以及其他中枢神经病变。
2 城市光污染治理
关于上文中提到的城市诸多光污染问题，有必要进行深入考察并且提出相应的改善方案。具体而言，可以才去的行动包括如下几个方面。
合理选择建筑材料
无论是室内还是室外建筑材料，其选用都是需要注意的关键问题。在对室外幕墙进行选用的过程中，除了需要考虑到建筑本身内部环境对于幕墙功能的需求以外，还应当注意建筑物本身所处的环境以及环境的需求。建筑处于城市环境中，其存在必然能会对城市环境造成一定的影响，对于光污染方面必须做出必要考虑。对于这一层面而言，一方面楼宇的设计人员应当对相应的环境做出必要考虑，合理选用幕墙;另一方面也应当积极发展幕墙材料，降低白亮污染。同时，对于室内建筑材料的选用，诸如瓷砖等材料，也应当适当进行考虑，避免在居室大面积使用，确保生活环境的合理营造。
注重夜间环境打造
虽然人工白昼对于人类的影响相对比较小，但是当城市中人工白昼的光污染达到一定程度时，窗帘以及百叶窗就无法做到有效遮蔽光源，从而对人体造成影响。在有光的环境下，人类无法进入深度睡眠状态，因此体内激素以及内脏工作都会受到影响，严重危害身体健康。对于这种问题，早有国际黑暗天空协会( International Dark-Sky Association)对城市问题进行关注。城市相关部门也应当积极采取措施，对城市中的人工白昼污染源进行控制，对于夜间照明光源进行登记核查，并且对探照灯严格控制。对于夜间照明以及装饰用电进行时段审核，在打造城市夜间环境的同时为节能做出适当考虑。
落实安全照明
首先需要对目前在使用的照明以及装饰用灯，尤其是彩灯进行核查，确保其安全性，并且对于可能存在健康隐患的灯具进行登记控制，在可能的情况下尽量设定相应的法律法规进行配合控制。此外，还应当积极发展替代的安全照明以及装饰灯具，确保彩光照明的安全。与此同时，应当尽量将光线状态进行量化，加强对于光强度的可控性以及依据。
3 结论
城市中的光污染问题，已经到了危害人类健康的地步，有鉴于此，必须对你其进行正视。对于光污染的治理，一方面需要政府积极出台相应政策进行纠正，另一方面还需要社会范围大力度的宣传，全民参与，才能取得良好的效果。
参考文献
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每到星期天，我总要完成妈妈交给我的擦鞋任务。告诉你，这可是我一星期零花钱的来源哦!拿到沾满灰尘的皮鞋后，我先把鞋面的灰尘擦掉，然后涂上鞋油，仔仔细细地擦一擦，皮鞋就会变得又亮又好看了。可这是为什么呢? 我找了同样牌子同样款式的新旧两双皮鞋进行对比观察。我先用手触摸两双皮鞋的鞋面，发现新皮鞋的表面比旧皮鞋的表面光滑得多。旧皮鞋涂上鞋油，仔细擦过后，虽然亮了许多，但仍无法与新皮鞋相比。皮鞋的亮度是否与鞋面的光滑程度有关呢? 我取来一双没擦过的旧皮鞋，在放大镜下鞋面显得凹凸不平的。然后，我再在皮鞋上圈出两块表面都比较粗造的A区和B区，A区涂上鞋油并仔细擦拭，B区不涂鞋油作空白对照。我发现A区擦拭后，表面明显变光滑了许多，而且放在阳光下也比B区有光泽。为什么两者会产生这样的差别呢? 我想到在自然课上老师曾经讲过：影剧院墙壁的表面是凹凸不平的，这样可以使声音大部分被吸收掉，让观众不受回声的干扰。同样道理，光线照到任何物体的表面都会产生反射，假如这个平面是高低不平的，光线就会向四面八方散射掉；假如这个平面是光滑的，那么我们就可以在一定的方向上看到反射光。 皮鞋的表面原来就不是绝对的光滑，如果是旧皮鞋，它的表面当然更加的不平，这样它就不能使光线在一定的方向上产生反射，所以看上去没有什么光泽。而鞋油中有一些小颗粒，擦鞋的时候这些小颗粒正好可以填入皮鞋表面的凹坑中。如果再用布擦一擦，让鞋油涂得更均匀些，就会使皮鞋的表面变得光滑、平整，反射光线的能力也加强了。 通过实验，我终于知道了皮鞋越擦越亮的秘密啦! 1.彩色投影小磁针 磁针就是指南针。指南针是我国四大发明之一。在当前的物理教学中，小小磁针可以用来判断磁场的方向。可是市场上出售的或上级部门调查拨的磁针用起来很不方便。老师在做磁场方向演示实验时，同学们在下面看不清楚，教师只好端着仪器走下来给同学们一个一个地看，很费时间。怎么办呢？经过同学们千方百计地想办法，终于制成了简易彩色投影小磁针，它既可以当指南针用，又可以在投影器上投影，使全班同学都能看见磁场的方向，为教学实验提供了极大的方便。、 简易的投影小磁针结构简单材料也很普通。它由子母扣钢针、大头针、有机玻璃条和透明投影胶片材料制成。制作方法是：将两根钢针分别穿两根钢针上，两根钢针要注意平衡。再将透明胶片剪成尖形长片，用502胶粘住在钢针上，一端一片，要注意对称，然后分别涂上红绿两种颜色。这样磁针上部就完成了。将有机玻璃条锯成块形，再磨成圆形为磁针的底座，烫在圆形有机玻璃中间。注意大头针要和底座垂直。小子母扣内凹处作为旋转的轴承支孔。把轴承支套在针尖上，这样磁针就会在针尖上旋转。最后一片是将小磁针磁化，方法是将条形磁铁S极从磁针中间部位向绿方抹过，这一方就是N极。这样，小磁针就磁化好了。 把自制的小磁针，放在投影器上，可以一目了然地从幕布上看到磁场各点的方向。 2.为什么衣服能使人暖和? 首先应该问问自己：真是衣服使人暖和吗？ 要知道实际上不是皮袄使人暖和，恰恰相反，是人使皮袄暖和。难道不是这样吗？你知道皮袄不是炉子。“什么？”你会问。“那难道人是炉子吗？”一点不错，人是炉子！我们已经知道我们吃下去的食物——这就是劈柴，它在我们的身体里燃烧。这时候什么火花也没有看见，我们说它在燃烧，只是因为我们身体里感觉到热。 这个热需要保护。为了不让屋子里的热散到街上去，我们筑了厚厚的墙壁，冬天还安上双重的窗，还在门上包上毡。我们穿衣服也正是同样的原因。不让我们身体的热量散失到室内的空气里或者到街上去，我们使衣服暖和，它把我们的热量保持在我们身体周圄。我们的衣服当然也要向外散热，可是比我们身体散热慢得多。 3.[科技小论文]节省能源的路灯 中华民族是一个有着勤俭质朴的优良传统的民族，中国人民自古以来就保持着这一种良好的作风。无论是在生产劳动还是在日常生活中，也都体现出这个特点，总要力图以最节省的方式，尽可能办好每件事情。正是由于这一良好思想观念，我们才懂得去节省能源。能源问题对我国这样的人口大国有着非同寻常的意义，随着经济的发展，资源的大规模开发，能源紧缺问题就显得更加突出，在很大程度上影响我国的现代化建设。我们国家到目前为止仍旧提倡节俭的作风，在奥林匹克场馆的重大建设中，国家就是从实际需要考虑，提出了“节俭办奥运”的口号；在今年的55周年国庆相继提出“节俭办国庆”的口号。我们国家就是从顾全大局的角度出发，从节省能源方面做到勤俭的作风的。节省能源可以减少开支，促进经济的增长，还可以保护自然环境，也是走“可持续发展”道路的先决条件，更是为了我们的子孙后代。 在城市的夜晚，公路的两旁都亮着密集而又整齐的路灯，看上去宛如一条巨龙腾空，虽然这是一道亮丽的风景，但是许多时候这些路灯的光亮都白白浪费了，因为很大一部分时间里，路上是空荡荡的，这种情况尤其出现在经济、交通不是很发达的地区。电力资源的极大浪费，给这些地区的经济带来负面影响，无一利而有百害。那么，有没有既方便晚上行人和车辆通行，又节省能源的自动控制装置呢？ 节省能源，实际上就是尽可能减少能源损失。偏僻的公路上，交通流量极少，长时间的打开路灯，不管是有车辆，还是没有车辆，有行人，还是没有行人，都造成能源的极大的浪费。即使有车辆经过，也不应该全线路灯都开亮，只应在车辆行驶的有效范围内打开路灯，否则那会造成多么巨大的损失！行人在路上走路也是如此，只应在行人走路的相应范围内打开路灯，满足照明的需要即可。这个问题可以类比现在常见的声控开关，只要有人在楼梯间走路，发出声音，声音产生的震动传递到声控开关，灯就会发亮，并且只在行人走路的范围内的灯亮了，而不是长期不灭的。从这里得到启示，当车辆和行人在公路上通过时，不就对路面产生了压强吗？要是有一种感应器能够在受到压强的作用下能自动控制开关，控制相应范围内的灯的亮和灭，这就达到了节省能源的目的。 那么这个感应器不能是通过声音产生的空气震动控制的，而是要通过车辆和行人对路面的冲击和压强而产生的路面震动控制，这两种震动是不同的，否则就会阴差阳错，说不定是动物的叫声，路以外的喧哗声就把灯亮了，同样达不到节省能源的目的。倘若车辆、行人发出的声音很小，灯不会亮呢？那么就形同虚设，毫不起作用。汽车的行驶、行人的走路，自然而然会对地面产生冲击和压强，使路面震动，这就可以利用路面的震动来控制路灯亮还是熄灭。假如有这样的一个装置：它可以安装在路灯的灯箱内，各个装置用一根金属棒与路面相连，当路面受到冲击和压强产生震动时，对应的路灯就会发光，哪里有车辆或行人，哪里的灯就会亮起来，震动停止，灯在一定时间限定内自动熄灭。这个装置就是利用冲击和压强产生的震动来控制路灯的，能够起到很好的节省能源的作用。当然，为了减少装置的安装数量，可以由这样的一个装置控制多盏路灯，装置与装置之间并联连接在一个电路中，也就是每隔一段路程安装一个，然后通过导线把装置与相应的路灯连接起来。我们不妨先把它命名为“震动感应器”。我们再来看一看“震动感应器”的工作原理：首先，金属棒就是用来感应路面上有无震动的。当汽车或行人在某一路段上经过，对路面施加压力的冲击，产生震动时，金属棒将震动传到“震动感应器”，“震动感应器”受到震动的刺激，命令由它控制的几盏路灯闭合开关发亮；车辆和行人继续经过下一路段，下个路段的“震动感应器”同样受到震动刺激也使对应的路灯发亮，依此类推。同时，车辆和行人经过以后的路段的“震动感应器”由于没有继续受到金属棒传给它的震动信息而断开开关，不再使相应路灯继续发光。但要求这种“震动感应器”灵敏度要高，而且还能够判别震动的来源。比如遇到特殊情况，遇到雷电天气或者工厂产生的高分贝声响使空气剧烈震动，也会经过金属棒传到“震动感应器”，“震动感应器”误以为震动是由路面传来的，使路灯发光。因此，我们要调用科学技术钻研出一龀绦蚧蛞桓鲂〔考�诶锩妫�埂罢鸲�杏ζ鳌被崤卸险鸲�锹访娲�吹模�故鞘艿娇掌�鸲�挠跋齑�吹摹? 好了，只要在有路灯的公路上安装这种“震动感应器”，就不需要大量的人力来控制供电了，一切工作就交给机器来自动控制吧。我们可以想象，随着汽车或行人在路面经过，路灯次第发光与熄灭的情景，熠熠夺目，应接不暇，不也是夜间一道独特而又亮丽的风景吗？在方便交通的同时，最大的好处就是大大的节省了能源。 这种“震动感应器”是为节省能源而设计，希望这种装置能够应用到实际中去，发挥巨大的作用。在我们发展经济的同时，千万不要忽视了保护能源的重要性，节省能源，走可持续发展之路，已经成为人类的共识。
植物也会睡觉 过去，我们只知道人和动物会睡觉，通过睡眠来消除忙碌一天后的疲劳，调节生理机能，以便以旺盛的精力迎接第二天的生活。一个偶尔的机会，我发现了植物也会睡觉。 今天，我家栽了几盆花，从每棵花根部的土里第出了一些不起眼的酸角草，它们那嫩绿的大三瓣、小六瓣叶子均匀地铺在花盆里，倒也为盆花增添了几分姿色。入冬后，为了不让盆花受寒流的侵袭，爸爸便把这些花盆搬进屋内。 一天晚上，我半夜起床小便，无意中看见酸角草的叶子下垂，好像蔫了，再看其它盆内的酸角草也是一样，我以为这些小草可能是不适应室内环境快枯死了。第二天早晨起床，昨晚“蔫了”的酸角草叶子又展开了。这是怎么回事呢？我决定解开这个谜。以后的几个晚上，我都常在花盆旁仔细观察，并记下了观察日记。 晚上7点钟后，酸角草叶子开始下垂，慢慢地闭合成三角形，紧紧“抱住”叶柄，像一把把收拢的小伞；10点钟，叶子全部闭合；天亮后，这些合拢的叶片又重新张开，迎接朝阳，再次利用光能把水和二氧化碳制造成有机物。所以我断定：酸角草也会“睡觉”。 为什么小草也会像人一样睡觉呢？我查找有关资料，终于揭开了这个秘密。 原来，这种随昼夜的光暗周期而变化的运动形式，是由于夜晚到来的刺激所引起的感性运动，又称为“感夜运动”或“睡眠运动”。许多植物都具有这种运动。如花生、大豆、合欢和含羞草等的叶子，白天迎着朝阳舒展，一到晚上就成对地合拢起来。酸角草的感夜运动则表现为到晚上叶子便朝下，而白天则朝上。 酸角草的这种感夜运动，是由于它们叶柄上侧和下侧的生长素的含量随昼夜变化不同所引起的。白天，在阳光的沐浴下，叶子中生成的生长素向叶柄移动时，较多地集中在与叶柄的下侧的筛管连接的叶片部分，由于这部分生长素浓度较高，生长较快，结果是叶子朝上。而在夜间，生长素在叶柄的上侧含量比下侧高，使上侧生长加快，结果导致叶片朝下，以防止水分的散失。 酸角草的昼夜变化的秘密终于揭开了。它使我认识到，在我们周围还有许多奇花异草，只要我们仔细观察，认真思考，勤于学习，就能认识它们，揭开其中的奥秘。
文章摘要：对于光的本性的认识，几个世纪以来始终存在着激烈的争论，光的波粒二象性是两种学说相互妥协的结果。在解释一些现象如干涉和衍射时，人们就用波动说去解释，而对另一些现象如光电效应就用微粒说去说明。这种既是微粒又是波的存在在观念上确实叫人们不容易接受，其原因是到现在为止还没有一种理论能很好地把波动和微粒统一在一个模式下。本文正是从这样一种出发点来探讨光的本性。假设有一个光源S1，在S1前放置一块屏幕，从S1发出的光（光子）会将整个屏幕均匀的照亮。我们知道，屏幕的亮度是与落在屏幕上面的光子数的多少有关的。严格地说，屏幕的亮度是以垂直于屏幕的光线与屏幕的交点为中心向四周逐渐变暗的。但这种变化决不是几率问题。证明如下：把S1放在一个半径为R1的球的中心，假设S1在单位时间里发射出N个光子，则单位球面积上所接受的光子数等于光子数N除以球的总面积4πR12，如果把球的半径由R1变为R2（R2＞R1），则在单位球面积上所接受的光子数就变为N除以4πR22，由于R2大于R1，所以半径为R1的球在单位球面积上接受的光子数大于R2球单位面积上的光子数。这就是为什么屏幕上的亮度是由明到暗逐渐变化的原因。当屏幕距光源的距离很大且屏幕的面积又很小时，就可以近似的认为屏幕上的光子是均匀分布的。