第五章
光源
是指能發出光的物體。凡是自身能發光的物體都稱作光源。在物理上的光源包括能發出可見光和紫外線、紅外線、X射線等不可見光的物體。本身不能發光而能反射光的物體不能稱為光源，像月亮、玻璃等。光源主要可分為：熱輻射光源，如煤油燈、太陽等；氣體放電光源，如熒光燈等。在物理研究中重要的光源之一是激光器，其具有單色性好、方向集中、亮度高的優點，是重要的生產和實驗光源。
光線
由於從光源發出的光，通過均勻介質時，是直線進行的，因此，按直線前進的光可以用直線表示，這稱之為“光線”。光線是幾何光學中研究光的反射和折射以及研究透鏡成像的基本手段。實際上，光線並不是實際存在的物體，是理論上對光束的抽象。
色散
是將複合光，即包含有多種頻率範圍的光分解為單色光而形成不同頻率的光向不同方向散射的現象。色散可以用棱鏡或光柵來實現。棱鏡是由透明材料(如玻璃、水晶等)做成的多麵體。光柵則是刻有很多細縫的物體。色散是利用不同顏色的光在同一種介質中折射率不相同而形成的。當白色光通過三棱鏡時，光線被分散成由不同顏色光組成的光譜。
光譜
是不同顏色的光按波長(或頻率)大小而依次排列形成的圖案。複合光經過色散之後就會形成光譜。例如：太陽光經過三棱鏡後按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的秩序排列成彩色光譜。
透鏡
是由一片或多片玻璃或其他透明材料所組成的光學器件。其表麵是彎曲的(通常為球麵)，可使物體所發出的光通過透鏡後形成物體的像(實像或者虛像)。透鏡一般分為凸透鏡和凹透鏡。中間比邊緣厚的透鏡為凸透鏡；反之，中間比邊緣薄的透鏡為凹透鏡。凸透鏡一般稱為會聚透鏡，凹透鏡稱為發散透鏡。
眼鏡
是用來矯正視力或保護眼睛的光學器件。由鏡片和鏡架組成。一般矯正視力的眼鏡有近視眼鏡，鏡片為凹透鏡；遠視眼鏡和老花眼鏡，鏡片為凸透鏡；散光眼鏡是由球柱麵透鏡製成，以矯正由於角膜各方向曲率不同所引起的像散。
顯微鏡
是使微小物體放大的透鏡係統。用一個透鏡來看小物體的稱為放大鏡。通常所說的顯微鏡是指用多個透鏡組成的放大鏡係統，用來觀察極微小的物體。用顯微鏡可以觀察到細胞的結構等。
望遠鏡
將遠處物體在眼睛的視網膜上產生放大像的儀器。望遠鏡的放大率是用望遠鏡所見像的大小與肉眼所見物體大小之比。這也等於望遠鏡最後所成放大像對眼睛所張的角度與物體本身對眼睛所張的角度之比。伽利略望遠鏡是由一長焦距的會聚物鏡和一短焦距的發散目鏡組成的透鏡係統，兩透鏡的距離等於兩鏡焦距之差，常用作地麵上觀察的望遠鏡。天文望遠鏡主要是由一長焦距物鏡和一短焦距的目鏡(兩者都是會聚透鏡)組成，其所成的像是倒立的，其可以觀察極遙遠的物體。
潛望鏡
是從海麵下伸出海麵或從低窪坑道伸出地麵，用來觀察海麵或地麵上活動的裝置。其前麵加有鏡頭，經過兩個反射鏡後可以從低處觀察物體。其常用於潛水艇、坦克內和坑道中觀察敵情。
光子
光子是光波或其他電磁波能量的單位或量子。雖然光有時表現出波動特性，如幹涉和衍射，但在空腔輻射和光電效應上又像小的粒子流，這些小粒子稱為光子。一個光子的能量是光的頻率乘上一個常數，這個常數稱為普朗克常數，為226×10-27爾格秒。光子在自由空間中的傳播速度為光速。
全息照相
是能記錄被攝物體反射光的光波中的全部信息(光的強度和相位)的照相技術。由於全息照相記錄了被攝物體反射光的全部信息，因此可以通過全息照片看到原物體的具有立體感的形象。全息照相是通過一束參考光束和一束被攝物體上的反射光束在感覺膠片上迭加而記錄其幹涉圖像。參考光和反射光都是從同一束相幹性極好的激光束中分離出來的。用全息照相照出來的圖像稱為全息圖。其隻能用一束激光照射全息圖時，通過透過全息圖的光就可看到原物體的圖像。另外，全息圖的每一個小部分都可以看到原物體的圖像，當其破碎成多片時，每一片上都可以再現整個原物體的圖像。
偏振光
偏振是光作為橫波的重要特征。光作為橫波，其波的傳播方向和振動方向構成振動麵。通常的光源發出的光，其振動麵在各個方向是均勻分布的。這稱為自然光。當光的振動麵隻限於某一固定方向時，這種光稱為偏振光。自然光通過偏振片後就能變為偏振光，這是由於偏振片隻允許平行於其偏振化方向的振動通過，同時吸收垂直於其偏振化方向振動的光。通過偏振片的透射光，其振動方向被限製在某一方向上，如果通過另一偏振片來看偏振光時，則隻能將偏振片的振動方向與偏振光平行時才能看見，否則無法看到偏振光。
紅外線
是在電磁波中，波長介於紅光和微波間的電磁輻射。其處在可見光之外，波長比紅光長，其波長範圍為077微米—1000微米。波長為077—30微米的為近紅外區；3—30微米為中紅外區；30—1000微米的為遠紅外區(1微米＝10-6米)。紅外線有顯著的熱效應，具有較強的穿透能力。紅外線可用於焙製食品以及進行醫療和紅外通信。軍事上常用紅外望遠鏡在夜間探測目標。
紫外線
是在電磁波譜中位於紫光和X射線之間的電磁輻射，其波長約為004微米～039微米。在太陽的輻射中，紫外線極強。強紫外線對人體的皮膚會產生灼傷。但地球大氣中的的氧和臭氧幾乎全部吸收了太陽輻射中的紫外線。人工的紫外光源主要有水銀燈和電弧，是強紫外光源。紫外線可以用來殺菌消毒，在醫療上治療軟骨病等。
倫琴射線
又稱為“X—射線”。是波長範圍約為2納米～0006納米的電磁輻射。X—射線具有很高的穿透本領，能透過許多可見光不能穿過的物質。因此，可以用來進行人體內部結構的探測，幫助人們進行醫學診斷和治療。還可以用於工業材料的檢查。在基礎科學和應用科學領域內，被廣泛用於晶體結構的分析。但由於X—射線會破壞人體的血蛋白，因此不易長時間被X—射線照射。
光電效應
光電效應是指金屬及金屬化合物等被電磁輻射後，從表麵或內部放射電子的過程。放出的電子稱為光電子。光電子的最大動能與輻射的頻率成正比。光電子的數目與輻射的強度成正比。光電效應可以用光的粒子性即光子來進行物理解釋。光電效應隻有在照射物體的光頻率大於某個確定值時才能發出光電子，波長越短的光，越容易產生光電效應。大多數純金屬材料發生光電效應的波長要小於4×10-5厘米，因此，可見光無法產生光電效應。
激光
俗稱“鐳射”，是將受激發而輻射的光放大。激光波長範圍為3000埃～100萬埃(1埃=10-8厘米)。其主要特點在於能產生一單頻率而強度很高的平行光。這種光不隻是單頻率，而且在整個發射器的表麵都是同相的。一般的激光器是空腔中將發光的材料放在兩麵鏡子中間，一麵鏡子是全反射的，另一麵鏡子為部分反射，在部分反射鏡端有一光閘。如果開啟光閘，則有些與光穴平行的光子在兩鏡麵中來回反射，由此而激發發光材料中其他高能級原子的躍遷。被激發的光子的方向也與光穴平行而激發出更多的光子，這樣就會產生大量同一特性的光子，這些光子以脈衝的方式從部分反射鏡中射出而發出激光。激光用途很廣，如通訊、測量距離、立體照相、醫療等，並應用於軍事上作為激光武器。