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01 光是什么 What is Light(第4页)

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,但是人们更熟悉的可能是“强度”

这个术语),即接收器每单位面积上接收到的光的能量。

光的强度取决于光源的聚光能力。

激光笔发射出的光看起来很亮,这是因为它的光束聚集在一个很小的点上,相比而言,太阳光则在一个很大的区域内扩散。

因此,即使太阳输出的能量很大,但是它发出的光的强度却不及一支激光笔。

描述光源聚光能力的基本特征被称为“光源相干性”

这与光源倾向于向某个特定方向发射光的特性有关。

比如,太阳和灯泡总是向各个方向辐射光,这就是为什么我们在地球的任何角落都能看到太阳,在房间的任何地方都可以看到灯泡。

但是激光笔只朝一个方向发射光,即激光笔所指向的那个方向。

如果激光没有照射在某个表面,人们就无法看到激光,这是因为激光束具有明确的指向性。

所以激光笔是很好的相干光源,灯泡则是非相干光源。

光的另一个决定性特征,可能也是它最明显的一个特征,就是光的颜色。

彩虹是雨水与阳光的相互作用而显现出来的多彩色带,色带由蓝色逐渐变化到红色,它体现了色谱的基本概念。

事实上,彩色视觉模型的发展是光理论发展的一个中心环节。

色彩不仅与感官紧密相连,还与物理学密切相关。

这一点可以从艾萨克·牛顿爵士(Isaa)(图3左图)与约翰·沃尔夫冈·冯·歌德(JohannWolfgahe)(图3中图)分别做的探索颜色本质的实验中得到证实。

牛顿是18世纪早期科学领域的领军人物,他在他的著作《光学》中对光进行了定义,这一定义在长达两个世纪的时间里受到了广泛认同。

歌德则是18世纪后期文学界的领军人物,他将科学理念融入他的作品中,但是他认为牛顿对于光的本质的认识大错特错。

图3 艾萨克·牛顿(左)、约翰·沃尔夫冈·冯·歌德(中)和罗莎琳·富兰克林(右)

牛顿所做的这个实验享誉世界。

该实验的第一部分与笛卡儿(Descartes)以及其他人先前所做的相似:让太阳光穿过一个位于深色屏幕上的小孔,仅有一小束光可以穿过小孔。

让这一小束光透过棱镜并照射在屏幕上。

这时,我们就会在屏幕上看到类似彩虹的颜色带。

牛顿认为这一系列颜色就是白光被分解后的颜色,且这些颜色具有普遍性。

歌德被这一现象深深吸引,他从当地的一个贵族那里借来一些棱镜并自己动手做起了实验。

他很快便得出结论,认为牛顿的实验完全是错误的,这是因为歌德自己发现了一套完全不同的颜色。

在歌德的实验中,他透过棱镜去看窗框。

他和牛顿的做法完全相反,他在一片明亮的背景中观察一条黑线,因此,他看到的颜色和牛顿观察到的完全不同。

相比于牛顿观察到的红色、绿色和蓝色,歌德观察到的则是青色、品红色和黄色。

这一套颜色是牛顿所观察到的色谱的补色。

将牛顿看到的颜色合在一起得到的是白色,将歌德看到的颜色合在一起得到的则是黑色。

歌德认为,颜色是我们感知到的一种事物,牛顿却认为这是光的一种固有特性。

他们的观点其实都是正确的。

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