正文 第2章 光的概述(1)(2 / 2)

螢火蟲,典型的冷光源光的分類

光無時無刻不伴隨我們左右,燈光、太陽光、星光以及動物本身發出的光,如螢火蟲等。在開始進行光的分類之前,首先了解一下光源的含義。

自身能夠發光的物體稱為光源。而科學家們又將光源分冷光源和熱光源。

那麼什麼是冷光源呢?冷光源是指發光不發熱(或發很低溫度的熱)的光源。如螢火蟲等。太陽,最典型的熱光源反之,熱光源就是指發光發熱(必須是發高溫度的熱)的光源。如太陽等。

其實,在某些時候,光源也可以分為以下三種:

第一種是熱效應產生的光,太陽光就是很好的例子。此外,蠟燭等物品也都一樣。此類光隨著溫度的變化會改變顏色。

第二種是原子發光,熒光燈燈管內壁塗抹的熒光物質被電磁波能量激發而產生光,此外霓虹燈的原理也是一樣。原子發光具有獨自的基本色彩,所以,彩色拍攝時我們需要進行相應的補正。

第三種是原子爐發光,這種光攜帶有強大的能量,但是我們在日常生活中幾乎沒有接觸到這種光的機會。色散關於色散,早在中國古代便有了與之相關的認識,它起源於對自然色散現象——虹的認識。

虹,是太陽光沿著一定角度射入空氣中的水滴所引起的比較複雜的由折射和反射造成的一種色散現象。中國早在殷代甲骨文裏就有了關於虹的記載。戰國時期《楚辭》中有把虹的顏色分為“五色”的記載。南宋程大昌(公元1123~1195年)在《演繁露》中記述了露滴分光的現象,並指出,日光通過一個液滴也能化為多種顏色,實際是色散,而這種顏色不是水珠本身所具有,而是日光的顏色造成的,這就明確指出了日光中包含有數種顏色,經過水珠的作用而顯現出來,可以說,他已接觸到色散的本質了。

色散實驗示意圖我國從晉代開始,許多典籍都記載了晶體的色散現象。如記載過孔雀毛及某種昆蟲表皮在陽光下不斷變色的現象,太陽光照射雲母片,經反射後可觀察到各種顏色的光。李時珍也曾指出較大的六棱形水晶和較小的水晶珠,都能形成色散。到了明末,方以智在所著《物理小識》中綜合前人研究的成果,對色散現象作了極精彩的概括。他把帶棱的自然晶體和人工燒製的三棱晶體將白光分成五色,與向日噴水而成的五色人造虹、日光照射飛泉產生的五色現象,以及虹霓之彩、日月之暈、五色之雲等自然現象聯係起來,認為“皆同此理”,即都是白光的色散。所有這些都表明中國明代以前對色散現象的本質已有了一定的認識,但也反映中國古代物理學知識大都是零散、經驗性的知識。

那麼,究竟什麼是色散呢?

複色光分解為單色光而形成光譜的現象叫做光的色散。色散可以利用棱鏡或光柵等作為“色散係統”的儀器來實現。複色光進入棱鏡後,由於它對各種頻率的光具有不同折射率,各種色光的傳播方向有不同程度的偏折,因而在離開棱鏡時就各自分散,形成光譜。如一細束陽光可被棱鏡分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色光。這是由於複色光中的各種色光的折射率不相同。當它們通過棱鏡時,傳播方向有不同程度的偏折,因而在離開棱鏡時便各自分散。

色散示意圖介質折射率隨光波頻率或真空中的波長而變,當複色光在介質界麵上折射時,介質對不同波長的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分離。1672年,牛頓利用三棱鏡將太陽光分解成彩色光帶,這是人們首次做的色散實驗。任何介質的色散均可分正常色散和反常色散兩種。