百變博士（1）：變化萬千的光

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整個光學研究的發展，左右著人類科學史的光明面，研讀這本圖文兼備的光學專書，保證你靈光一現，並成為「光之達人」，接著在科學學習路上發光發亮，成為目光的焦點。
──新北市立安康高中　朱晉杰老師
「變化萬千的光」用有趣...

光的實質到底是什麼？

光在宇宙誕生之時就產生了。
但是，由於光是抓不到摸不著的東西，所以對於光的研究，相對來說是比較困難的。
因此，科學家真正瞭解光的本質至今還不足400年。
科學家們究竟瞭解了什麼？光又到底是什麼呢？

五顏六色的光
很久以前，人們曾經以為光很神奇。但現在人們好像對光的瞭解喪失了興趣，而且連感恩之心都沒有。為什麼要感恩？那是因為有光存在，人們才能看到這美麗的世界啊。如果沒有光的話，世界將會一片黑暗，人們什麼都看不見，也就變成了名符其實的「睜眼瞎子」。
也正是因為有光，人們才能辨別出物體的顏色和形狀。但是人們卻把眼睛能看到物體的能力看作是理所當然。就像是人們明明知道需要空氣才能呼吸，卻不知道對空氣抱有感恩之心一樣。儘管如此，我還是希望大家從此刻起，找回對光的興趣，認真聽講，我現在就告訴大家一個關於光的小祕密。

可見光是由各種顏色組合而成的混合光。
人們總是認為可見光是一種白色的光線。但實際上，可見光並不是單純的白色。而是由各種顏色組合而成，但最終形態為白色罷了。可見光同樣也可以分解出各式各樣的顏色，也正是因為如此，大家才能看到這個五顏六色的世界。
與其說我是白色光，不如說我是透明色的。但由於很久以前，人們就認為我是白色的，所以至今人們依然稱我為「白色光」。
西元1666年，英國科學家牛頓，將透過玻璃窗縫隙射進來的光，通過三稜鏡進行測試。陽光通過三稜鏡後分解出像彩虹一樣五顏六色的光芒，因此，牛頓通過此次測試得出了陽光是由各種顏色組合而成的混合光。
因為可見光可以被人們實實在在的看到，所以誰都知道我的存在。但除此之外，還有很多種類的光。例如伽馬射線、X射線、紫外線、紅外線、無線電波等都是屬於我們光的家庭中的成員。這些兄弟們與我不同的是，它們是無法被肉眼看到的。讀到這裡，可能有人會問：肉眼看不到，還能算是光嗎？當然，大家也可以有這樣的想法。因為就連那些專業的科學家們在研究發現我的這些兄弟們時，也花費了很長的時間呢。
我和我的兄弟們雖然名字和性格都有所不同，但卻也有著共同點。我們與我們性質差不多的聲音一樣，需要有空氣、水等媒介存在才能夠傳播。但是，我們光還有一個最大的特質，那就是可以在完全真空的環境下傳播。

光能到達任何地方，任何光的速度都相同。光的速度為每秒30萬公里。
用更精確的方式來表現的話，我們光在真空中可以每秒以2，9979，2458公尺的速度傳播。也就是說，我們1秒可以圍繞地球轉一圈半，很厲害吧？我不是在吹牛，地球上還沒有比我們更快的事物了。
但是，為什麼只在真空中呢？那是因為光在通過不同的物質時，速度會有所不同。光在空氣或是水中的傳播速度要比在真空中慢上少許，因此，光的速度標準被定在了真空的環境之下。
還有，我們光在同樣的媒介中傳播時的速度始終保持均速，所以，人們稱我們光的速度為不變的。
人物：30萬公里我只需要1秒，而火車需要42天，飛機需要14天。有了東西比較，現在你該知道我有多快了吧？
光的速度雖然相同，但波長卻長短不一。伽馬射線的波長最短，而無線電波的波長卻最長。那麼什麼是波長呢？這個很容易理解。我們用海水來舉例說明一下。我們光傳播時的形態跟海水運動時的形態類似。海水中經常起海浪，而且海水表面也總是在海浪的波動中移動。
波長就是像這樣的波浪在反復波動時的固定距離。也就是說每個波浪頂部之間的距離就是波長。
但是就跟大海中翻騰著大浪和小浪的道理一樣，光的波長也有所不同。所以只要觀測波長的長度就能分辨出光的種類了。

伽馬射線、X射線、紫外線的波長比可見光短，而紅外線和無線電波的波長卻比可見光長。
與我最親密的兄弟就是紅外線和紫外線了。這兩位兄弟的波長和我相似，雖然人類無法用肉眼看到它們，但某些動物卻可以看到。
紅外線比我的波長稍長一些，而且能很好地傳播熱量。因此，當紅外線照射到大家的皮膚時，就會感到很暖和。在醫院中也會經常見到紅外線，例如眼科和耳鼻喉科，大夫在大家在眼中或是耳中射入的紅色光線就是紅外線了。啊，等等。大家不會以為紅外線是紅顏色的光吧？前面我們不是說過，紅外線是無法被肉眼看到的呀！紅外線之所以被人們誤以為是紅色，那是因為紅外線通過了一種可以讓它變成紅色的裝置而已。
但神奇的是，蛇卻能看到紅外線，所以，蛇在漆黑的夜晚照樣可以捕食。無論在多麼黑暗的環境下，蛇都能看到獵物體內發出的紅外線。像野獸和人類這樣活著的生物，或是發熱的物體都能向外散射出紅外線。
因此，在靠近發熱的物體時，大家感受到的熱量就是紅外線傳播的哦。
我還有一位兄弟——紫外線，這個兄弟的波長比我稍短一些。因為紫外線經過化學反應可以將人類的皮膚曬黑。而且長時間經過紫外線照射的話，皮膚也可能會被燒傷或是患上皮膚癌，是不是很可怕呢？
但儘管如此，也不能因此認定我的紫外線兄弟是一種有危害的光。因為紫外線有很好的殺菌作用，所以對人類的健康也很有益處。給大家喝的水啊、衣服啊、棉被啊消毒的就是紫外線。
同時，紫外線也能給蝴蝶或是蜜蜂提供很大的幫助。因為蝴蝶和蜜蜂的眼睛能夠看到紫外線，而花朵中的花蜜又能反射紫外線，所以，蝴蝶和蜜蜂能夠很容易找到花蜜比較多的花朵來採蜜，達到事半功倍的效果。
X射線和伽馬射線的波長則比紫外線還要短，這兩位兄弟共同點很多，而且性格也很相似，所以人們將這兩兄弟統稱為“放射線。”
放射線因為能量很強，所以能夠深入物體之中造成很強的破壞。因此，如果長時間被放射線照射的話，人體細胞就會被大量破壞。但萬物皆有利弊，跟紫外線一樣，放射線是把雙刃劍，可以對人們造成傷害，同時也可以給予人們很大的幫助。
X射線可以用在醫院中，能夠進行病情的診斷和治療。
也可以在機場檢查物品或是輔助宇宙研究。伽馬射線由於破壞力更強，也就更危險。但它在癌症治療領域或是檢查金屬物體內部方面有著非常顯著的貢獻。
最後要介紹的兄弟們就是無線電波了。為什麼說是兄弟們呢？就跟X射線和伽馬射線被統稱為放射線一樣，無線電波也是一種統稱。根據波長不同可以分為微波、超短波、短波、中波、長波等等，這些都是比紅外線波長還要長的光。
無線電波主要用於衛星廣播、電視廣播、電臺廣播以及移動通訊方面。
雖然說還有很多兄弟沒有介紹到，但讓大家瞭解了這麼多，已經很了不起了。可是我希望大家能夠從此記住像我這樣的可見光，以及那些肉眼看不到的兄弟們哦。

光的實質到底是什麼？

光在宇宙誕生之時就產生了。
但是，由於光是抓不到摸不著的東西，所以對於光的研究，相對來說是比較困難的。
因此，科學家真正瞭解光的本質至今還不足400年。
科學家們究竟瞭解了什麼？光又到底是什麼呢？

五顏六色的光
很久以前，人們曾經以為光很神奇。但現在人們好像對光的瞭解喪失了興趣，而且連感恩之心都沒有。為什麼要感恩？那是因為有光存在，人們才能看到這美麗的世界啊。如果沒有光的話，世界將會一片黑暗，人們什麼都看不見，也就變成了名符其實的「睜眼瞎子」。
也正是因為有光，人們才能辨別...

神祕而令人驚歎的光

由於光的具有種種神奇的特性，在很久以前，光一直都是人們崇拜的物質。光給我們帶來了萬物，並給予我們真視之能，對我們有著養育和饋食之恩。但它又是那樣的羞澀，輕輕地來，不讓任何人觸摸；而且它又是那樣的沉默，輕輕的走，不帶走一片雲朵。儘管人們熱切的想要親近它，都無法解開它的全部面紗。不得不感到遺憾的是，自從340年前，牛頓闡明了光的本質之後，至今，有關光的研究進展一直非常的緩慢。
回顧光的研究史，科學家們前仆後繼的在未知的光之路上摸索著。雖然也有著許多意料之外的偶然收穫，但因為錯誤理論而失敗的教訓卻是數不勝數的。儘管如此，科學家們從未放棄，一直從失敗中汲取前進的力量，為了新一輪的研究課題而不停地抖擻著精神。
如今，有關光的研究一直在如火如荼地進行著。雖然在夏日裡飛舞的螢火蟲的發光原理被揭開還不足10年，用光來誘捕獵物的深海生物被發現還不足5年。但現在已經出現了很多簡單的照明設備，例如電燈、螢光燈、手電筒、LED等等，但我們不能鬆懈，對光要時刻保持著好奇之心，對於光的求知之心也要持之以恆。
我們對光的瞭解還太少，還有很多未知的問題等待著我們去解答。特別是光的「波粒二象性」的真實性仍在研究之中。但是解決一個問題就會收穫一份喜悅，收穫一份喜悅又會衍生新一輪的問題。各位小朋友們，你們是不是也要在光的求知之路上接受一份挑戰呢？
──吳彩環

神祕而令人驚歎的光

由於光的具有種種神奇的特性，在很久以前，光一直都是人們崇拜的物質。光給我們帶來了萬物，並給予我們真視之能，對我們有著養育和饋食之恩。但它又是那樣的羞澀，輕輕地來，不讓任何人觸摸；而且它又是那樣的沉默，輕輕的走，不帶走一片雲朵。儘管人們熱切的想要親近它，都無法解開它的全部面紗。不得不感到遺憾的是，自從340年前，牛頓闡明了光的本質之後，至今，有關光的研究進展一直非常的緩慢。
回顧光的研究史，科學家們前仆後繼的在未知的光之路上摸索著。雖然也有著許多意料之外的偶然收穫，但因為錯誤理論...

光的到底是什麼？
五顏六色的光
光的速度
各式各樣的光
光的波粒二象性

光是怎樣形成的？
光的形成
熱發光
放電發光

光是如何傳播的？
直線傳播的光
光的反射
物體可視原理
光折射的應用——鏡子。

光怎樣才能彎曲？
光的折射
折射的原理
光折射的應用——鏡片
分解出各種顏色的光
分散的光
結尾
小小百科
作者語

光的到底是什麼？
五顏六色的光
光的速度
各式各樣的光
光的波粒二象性

光是怎樣形成的？
光的形成
熱發光
放電發光

光是如何傳播的？
直線傳播的光
光的反射
物體可視原理
光折射的應用——鏡子。

光怎樣才能彎曲？
光的折射
折射的原理
光折射的應用——鏡片
分解出各種顏色的光
分散的光
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