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色彩斑澜的世界-感知太阳光

已有 5104 次阅读 2018-7-26 10:23 |系统分类:科普集锦|关键词:学者

       我们用眼睛看到的世界,是色彩斑澜的-红橙黄绿蓝靛紫。很多人自然的会想到,因为太阳光是彩色的,大科学家牛顿,在300年前,用棱镜试验就告诉我们太阳光由红橙黄绿蓝靛紫组成。

       先来回顾一下牛顿著名的棱镜实验:将太阳光入射到暗室,光通过三角棱镜,会在墙上呈现七彩光,七彩光的颜色从下到上,依次是红橙黄绿蓝靛紫。不管我们换成什么样的三角棱镜,七彩光颜色的排列顺序不变。现在我们知道,这和光的折射率有关。

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        用眼睛看到的彩色光是可见光,可见光只是太阳发射的很小一部分。实际上,太阳不只发射可见光,它发射的光是全波段的。光是一种电磁波。

        上图中从左到右,电磁波的波长逐渐变长。根据波长和频率成反比的关系,频率逐渐降低。太阳发射的电磁波,根据波长从短到长依次是𝛄射线、X射线、紫外射线、可见光、红外、微波、射电波、长射电波。

guangpu.png


        由于地球大气吸收了几乎所有的𝛄射线、X射线、大部分紫外射线,还有大部分红外线。到达地面上的电磁波主要是可见光。在地面上,最丰富的是可见光。人类在自然界的进化中,眼睛的演化使我们能感知可见光。


        我们可以以下面的方式思考。

        如果我们在太阳光下看书,不戴眼镜,长期下去,我们的眼睛就会得白内障。那是因为长期高频的太阳紫外辐射入射到眼睛,使眼睛受到损伤。我们可以戴上一款防止紫外辐射的眼镜,在室外读书,这样可以防止眼睛受到伤害。

         一般可见光的波长范围在400~700纳米, 人眼瞳孔的直径约是3~5毫米。光线通过瞳孔在视网膜成像,这样我们可以看到物体。假设太阳发射的射电波是1厘米,大约是可见光波长的2万倍。可以想象我们需要具有多大的瞳孔,才可以看清波长是1厘米的射电波?   

        如果我们在室外,摸摸身上的衣服,你会感到有些温暖。这浓浓的暖意,主要来自太阳的红外辐射。感受红外辐射,主要通过热度,而不是视觉。



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        地球上大部分植物是绿色的,是因为他们吸收了可见光中作为短波的蓝光和作为长波的红光,而将绿光反射出去。





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