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光如何工作

作者:威廉·哈里斯(William Harris&)Craig Freudenrich博士

光如波

与水波不同,光波遵循更复杂的路径,它们不需要介质即可通过。

当19世纪黎明时,没有真正的证据积累来证明光理论。这在1801年发生了变化,当时英国医生和物理学家托马斯·杨(Thomas Young)设计并运行了科学史上最著名的实验之一。今天被称为双缝实验并需要简单的设备 - 光源,一张薄卡,并排切一个孔和一个屏幕。

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为了运行实验,Young允许一束光线通过针孔并击中卡片。如果光包含颗粒或简单的直线射线,他说,没有被不透明卡挡住的光将穿过缝隙,并直线直线到达屏幕,在那里它会形成两个明亮的斑点。这不是Young观察到的。取而代之的是,他在屏幕上看到了交替的光带和深色带的条形码。为了解释这种出乎意料的模式,他想象着像水浪一样在空间中传播的光线,带有顶峰和槽。他这样想,得出的结论是,光波穿过每个缝隙,形成了两个独立的波浪。当这些波阵线到达屏幕时,它们相互干预。明亮的带形成了两个波峰重叠并加在一起的波峰。黑暗的乐队形成了,在峰顶和槽中排队并完全取消了对方。

杨的作品引发了一种新的思考方式。科学家开始指出光波,并相应地重塑了他们对反射和倒退的描述,并指出光波仍然遵守反射和折射法则。顺便说一句,光波的弯曲是我们经常遇到的某些视觉现象的说明,例如幻影。一个幻影当光波从天空向地面移动时,是一种光学错觉,加热空气弯曲。

在1860年代,苏格兰物理学家詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell电磁学。麦克斯韦将光描述为一种非常特殊的波 - 由电气和磁的字段。磁场以直角与波的运动方向振动,并彼此成直角。因为光同时具有电场和磁场,所以也称为电磁辐射。电磁辐射不需要介质即可穿越,当它以真空度旅行时,以每秒186,000英里的速度移动(每秒300,000公里)。科学家将其称为光速,物理学中最重要的数字之一。

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