光壓
葉子在享受光的照射時,也承受光的壓力我們知道書本放在桌子上,會對桌子產生壓力;密集的雨點打在傘麵上,雨水也會對傘麵產生壓力。然而你知道光照射到物體表麵也會對物體的表麵產生壓力嗎?
遠在1748年,歐拉就已指出光壓的存在。而在1873年,英國物理學家麥克斯韋也預言了光壓的存在,並指出光照射到物體上,使物體受到的壓力大小決定於光在單位長度上所具有的能量。隻是在很多情況下,光的能量太小,我們不易察覺到光壓的存在。
事實證明,要觀察、證實光壓的存在,一定要使用放大微小物理量的辦法才行。1901年,美國物理學家赫爾用實驗證明了光壓的存在。他在一個抽成真空的容器中(注:之所以將容器抽成真空,旨在排除氣體分子對實驗的幹擾),用一根細長的石英絲,把一根輕杆從中間橫向吊起,橫杆的兩端各有一個小圓盤。讓一束光照射到小圓盤上,發現原來靜止的小圓盤沿著入射光的入射方向轉了一個很小的角度,從而證明了光壓的存在。通過科學測算,太陽光照射到地球表麵,能在每平方米的麵積上產生4.8×10-7千克的壓力。
既然光壓這麼小,解釋並測量光壓有用嗎?回答是肯定的。事實證明,光壓在解釋天體現象中有一定作用,你知道彗星那長長的彗尾是怎麼形成的嗎?就是當彗星從太陽旁邊經過時,它的塵粒與氣體分子受到太陽光壓的作用形成的。當然,恒星能夠保持體形穩定也與光壓密切相關。
光波
想要弄清楚光是怎樣傳播的和光究竟是什麼,最好的辦法是先從研究水裏的波入手,因為水波我們早已熟悉。
光波頻率示意圖如果你向湖裏或水池中扔一塊磚頭或石子,會激起層層水波,而到達岸邊的波的個數的多少,則取決於你所扔的石子的大小。在一段特定的時間內,比如1秒鍾裏的波的個數叫做波的頻率。
與之同理,我們來研究波的長度,波長就是一個波的低穀或頂峰到下一個波的低穀或頂峰的距離。波的低穀叫做波穀,波的頂峰叫做波峰。在通常情況下,波長越短,一定時間內波的個數越多,頻率越高;反之,波長越長,一定時間內波的個數越少,頻率越低。
那麼光波究竟有多長呢?科學家有測量白光光譜中各色光的波長和頻率的專門儀器。這種測量是非常精細的工作,因為光的波長非常非常短。作為一個衡量的標準,科學家創造了一個特殊的計量單位,他們把這種計量單位叫做埃,一埃等於一億分之一厘米,換句話說,1厘米裏有100000000個埃。
通過研究光譜,科學家發現紅光的波長顯著地比紫光的波長要長。紅光波長為7600埃或76/100000000(一億分之七十六)米,紫光波長大約隻有紅光的一半。光譜中其他顏色光的波長在這兩者之間變化,按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫順序越來越短。
當一種顏色的光不被吸收時,該光
就會被反射,綠光不易被顏料吸收,
於是,我們看到了這麵綠色的牆根據我們從水波中得知的波長與頻率的關係,我們就可以毫不遲疑地得出結論:波長長的光的頻率比波長短的低,而紅光的頻率比其他所有顏色的光都要低。