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光学基础

作者:Ron Kurtus(2006年6月25日)

光学是物理学的一个分支,研究光的物理性质。这包括可见光,以及其他电磁波长,如红外和x射线。光学的三个主要部分是电磁波的产生、控制波的传播和能量的探测。

你可能会问的问题包括:

本节课将回答这些问题。



一代

长电磁波,如无线电和电视,通常是通过电子的运动或振荡产生的。较短的微波利用一种特殊的高频电子振荡来产生辐射。

加热物质是可见光和近可见光区域(红外线和紫外线)的主要辐射源。原子轨道效应,比如电子在受到其他电子刺激或撞击时改变轨道,也会导致可见光发射。荧光灯和激光就是例子。

当高能电子与原子碰撞时,就会产生像x射线这样的短波长辐射。伽马射线是由核碰撞和反应产生的。

控制传播

控制电磁辐射传播的目标包括选择性地过滤波长,减少辐射的振幅和控制波的方向。

透镜和反射镜可以用来引导和聚焦电磁波。玻璃透镜可用于可见光,但其他材料和方法必须用于可见光以外的波长区域。

你的眼睛有一个晶状体,它把光聚焦到视网膜上。控制传播的一个主要目的是将辐射聚焦在探测器上,用于图像或信息处理。

检测

探测电磁波可以通过辐射引起的化学、机械和/或电反应。还有一些核反应被用来探测辐射。

你的眼睛通过电化学反应在视网膜上探测到可见光。老式相机通过感光胶片上的化学反应来探测光线。新型数码相机有小型探测器阵列,在辐射时产生电荷。x射线可以用照相胶片或特殊的数码相机探测到。

红外线常因其加热物质的特性而被探测到。热量被用来产生电流,或者可以通过增加的电阻来检测。微波加热物质,但也可以通过直接引起电流来探测到。无线电波需要天线,当电波击中它时,天线会产生电流。

总结

光学研究电磁辐射的物理性质,包括可见光、红外线和x射线。光学的三个主要部分包括电磁波的产生、控制波的传播和能量的探测。


看到光明


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