光的基本性质

光的基本性質

光是什麼？

光是電磁輻射（科學名詞）的一種，但是除了偶而會給你帶來太陽曬傷的情形外，通常是不會構成傷害的輻射！自然界還存在其他種電磁輻射，例如：收音機訊號的無線電波、微波、X-射線等。但唯有光是我們人眼睛可直接觀測的到的，也是形成美麗彩虹的來源。

光如何行進？

非常快而且沿直線前進（均勻介質或真空中）

那有多快呢？

光每秒大約前進三十萬公里，

由於太陽與地球間相距一億四千九百萬公里，

因此太陽發出的光線約需要八分鐘後才能抵達地球。

這是不是感覺有點慢呢？喔！

假如一部汽車以時速100公里行進，約需要177年才能走相同的距離。

每一秒鐘，光線所走的距離相當於地球七圈的長度。

光線走的有多直呢？

除非有東西使得光線彎曲，否則在均勻介質或真空中，光沿直線前進。

光前進的路線稱為光（束）線.

如何控制光線

有三個基本控制光線的方法:

1. 將光擋住(於是產生影子)

2. 將光反射(用鏡子改變它的路徑):

3.讓光彎曲:

若是光行進遇到可透光的不同質物質時（例如水或玻璃）

在邊界上光線行進的方向會彎曲, 這種現象稱為折射

這也是透鏡工作的原理。

為什麼我們會關心如何控制光線呢？

喔！,有些重要, 有用, 而且非常酷的事情或現象需要我們有能力以特定的方式去產生、控制或/及偵測光線。例如：

你的眼睛

眼鏡和隱形眼鏡

電視、電影以及照相機所用的透鏡

影印機和傳真機

望遠鏡and 天文望遠鏡

顯微鏡and 和放大鏡

投影機(幻燈機, 電影, 實物投射機,電視等)

雷射光碟機

超市物品結帳所用雷射掃瞄器

天候與偵探衛星

醫學偵測系統(觀測身體的內部)

太陽能發電系統

...還有更多數不清的應用如植物利用光成長形成氧氣供給我們呼吸等.

什麼是透鏡？

透鏡以特殊有用的方式讓光線彎曲. 大部份控制光線的儀器裝置都會用到至少一個以上的透鏡(有些只用鏡子, 也能發揮類似透鏡具有的功能).

有兩種基本型態的透鏡

凸透鏡會使光線聚集（會聚）或集中而且

可以形成像

凹透鏡會使得光線發散(分散開來)

你也可以將不同透鏡組合起來:

簡單與組合透鏡的區別?

簡單的透鏡無法形成清晰的影像, 因此設計師和光學工程師合力找出將透鏡組合後形成清晰影像的方法.

利用先進的電腦與程式配合可以幫助我們做這種設計.

放大鏡: 一個簡單的光學裝置

上圖說明一個放大透鏡如何將光線彎曲使得物體看起來變大了！

很多光學裝置利用類似的原理讓光線彎曲來欺騙你的視覺眼睛和腦）

讓你以為光線是從另一處（感覺更大或更近）產生的。

白光和雷射光

什麼是"白光"?

由太陽或燈泡發出的光線實際上包含了各種不同的顏色猶如彩

虹一般. 但是你必須先將不同顏色的光分開才看得見.

光線能夠被分開???

是的!不要懷疑，事實確是如此

藉由稜鏡你就可以將"白光" 分開成為不同光束。

(天空的小水滴的功能就如同小稜鏡一般將光線散開形成天空美麗的彩虹,

CD 光碟片也由於內部有很細的條紋形成一種光柵，使得光線散開而看到彩色圖樣)

那"雷射" 又是啥東西呢?

雷射是一重只有包含單一顏色（波長）的光源.你無法將雷射分成數種顏色光.

雷射有什麼好"酷" 的呢?

聚焦（縮小）!

Lasers雷射可以縮成非常細小的範圍而且能夠前進很長距離卻不會太過發散，

(一般手電筒光線很快就散開，強度也就變弱了！)

能量!

雷射光可在很小的範圍內卻含有相當多的能量- 強度甚至能夠穿透很厚的金屬。

小功率（較少能量）的雷射可被用作為手術刀。

資訊!

低功率雷射系統也可以用來傳輸或接收資訊.

例如, 超市中結帳時所用來掃瞄物品代號的掃瞄裝置

包含雷射、透鏡、轉動的鏡片和電腦組合讀出物品的代碼。

在CD雷射光碟機中微小的雷射，藉由光碟片上如摩斯密碼般的凹凸條紋讀取記錄的音樂資訊。

通訊!

雷射光可以藉由一種特殊材料（光纖）將資訊傳送至遠方。

同一條光纖內可同時用雷射傳送數千個電話通訊消息。

立體攝影術!

雷射光可以用來儲存與顯示3度空間立體的影像圖案，稱為立體攝影術

(工程師仍然努力研發可以儲存動態影像的立體影像, 有一天我們將可以有驚奇的立體動態照片-