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从古至今, 探寻光的奥秘

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2025-10-22 07:00:58 来源:浙江在线-浙江日报 记者 王雨红 整理

  浙江在线10月22日讯(记者 王雨红 整理)日常生活中,闭上眼睛那一刻,世界仿佛被“关机”了——色彩、形状、窗外的风景,全都消失得无影无踪。可当你睁开眼,一切又像按下“重启键”般回来了。在背后操控这场视觉魔法的“魔术师”,其实是光。

  光,不仅在日常生活中扮演着关键角色,而且也一直是科学探索的重要领域。通过深入探讨光的起源、特性、传播途径及速度极限,我们能深入剖析出自然界的神秘与美妙之处。从古至今,关于光的讨论从未停止。

  光的早期探索

  在古希腊,柏拉图和毕达哥拉斯曾认为眼睛是光的发射源,光线从眼中射出,触碰物体后带回信息,视觉从而产生。这一观点虽带有臆想成分,却开启了人类对光与视觉关系的探索之门。

  到了中世纪,阿拉伯学者阿尔哈曾站了出来,用“若眼睛能发光,为何黑暗中看不见东西”的疑问推翻了前人的观点,提出眼睛是光的接收器,物体反射太阳光进入眼睛才形成视觉,为现代光学理论奠定了基石。

  同一时期,中国古代的《墨经》也记录了小孔成像等诸多光学现象,展现出古人对光直线传播特性的精妙洞察。

  微粒说

  1666年,艾萨克·牛顿让阳光透过三棱镜,折射出一道如彩虹般绚丽的彩色光带。红橙黄绿蓝靛紫依次排列。这一奇妙现象让牛顿坚信,光由无数微小的粒子组成。依据这一理论,光的反射就如同粒子撞击镜面后的反弹,折射则是粒子在不同介质中速度改变导致的路径偏折。

  波动说

  19世纪初,英国科学家托马斯·杨开展了双缝干涉实验,他让一束光穿过两条狭缝后投射到屏幕上,立即出现了一系列明暗相间的条纹,宛如光在欢快地舞蹈。这一结果与微粒说的预期截然不同,却完美契合了波动理论——光如同水波一般,相互干涉,波峰与波峰叠加处变亮,波峰与波谷相遇处则变暗。

  后来,英国物理学家麦克斯韦通过深入探究电与磁的奥秘,推导出了震撼世界的麦克斯韦方程组,成功预言了电磁波的存在,并发现光的传播速度与电磁波速完美契合。

  波粒二象性

  1905年,阿尔伯特·爱因斯坦为这场持续数百年的纷争画上了休止符。他提出,光的能量并非如传统认知那般连续分布,而是由一个个不可分割的“能量子”——光子组成。

  这就解释了为何低频光无论强度多高,都无法激发电子,因为单个低频光子的能量不足以克服金属原子的引力;而高频强光则能激发出更多电子,因为高频光子能量大,且强光意味着光子数量多。

  光在现代科技中的身影

  在信息通信领域,从我们日常流畅的网络视频通话,到金融市场高频交易的数据传输,再到科研领域大规模数据的交互共享,光通信无处不在,真正实现了 “天涯若比邻”。

  在医疗领域,光能够聚焦超强能量,对病变组织实施“定点打击”,如眼科手术中,飞秒激光以其超短脉冲和极高精度,轻柔地切割角膜,矫正视力。

  工业制造领域同样是光的“主战场”,激光切割、焊接技术凭借其高精度、非接触式加工的优势,为制造业注入强大动力。


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标签:科技责任编辑:蒋旭辉
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