光与光学

科学课:光

没有光,你什么也看不见。所以灯是什么?光是一种被称为电磁辐射。这种能量也用于X射线机,微波炉和无线电。我们可以看到的电磁辐射被称为可见光。

不同的光源产生不同种类的光。太阳产生光是因为它热,这种光被称为炽热.其他光源,如萤火虫或电视,并不热 - 他们产生的那种亮起发光.烟花通常有白炽灯和发光的混合物,这是由特殊的化学物质产生的。一种有趣的发光现象是累进辐发,某些物质破裂时发出的光。你可以看到triboluminescent光如果你把一个装满方糖的透明塑料袋带进一个非常黑的房间。用擀面杖碾碎方糖,你会看到非常小的蓝光闪烁。

光是宇宙中已知速度最快的物质。它以每秒18.6万英里的速度运行,这意味着它从9300万英里外的太阳到达地球只需要8分钟!这个超速光总是沿直线传播,直到它遇到另一种物质。观察这一点,用铝箔覆盖手电筒的末端。用铅笔在铝箔纸上戳一个洞,这样只有一小束光能穿过。在一个黑暗的房间里,你能“瞄准”这盏灯并照到你想照的任何东西吗?是的,因为光是直线运动的。试着把手电筒放在桌子上,拿着手电筒镜子在它前面。光束会发生什么变化?它从镜子上反射回来,朝不同的方向移动。这就是所谓的反射。每当光线照射到一种新的物质时,其中一些就会被反射。在某些物质中,反射的量很小,因为该物质是透明的,也就是说你可以看穿它。大部分的光直接穿过这种物质,只有一小部分被反射。其他物质能让光透过,但你却不能透过它们看到东西。这些对象半透明的。不透明的物质是那些不让光通过的物质,因此光被表面反射。

反射只是我们用来控制光线的方法之一。另一个叫做折射。当光穿过一种物质(如空气)撞击另一种物质(如窗户上的玻璃)时,这个接合点被称为“an”接口。当光在这样的界面弯曲时,就发生了折射。这是因为当光进入第二种物质时,光速和波长会发生变化。例如,当光从空气移动到玻璃时,它的速度会降低25%。所有这些可能听起来很专业,但你已经多次看到了折射的作用。你有没有注意到,当你把腿吊在游泳池里的时候,你的腿看起来奇怪地弯曲?这是因为光线在射入水中时发生了折射。在家观察在杯子里装满水,然后在里面放一支铅笔。从玻璃上面看铅笔。它的外观有什么变化吗?试着从玻璃的侧面看它,然后从下面往上看水面。因为折射,铅笔在水中看起来不一样。

科学课程:光的颜色

你认为'白光'是什么颜色的?看起来很明显,不是 - 白色,当然!虽然它被称为“白色”,因为它似乎没有颜色,白光实际上是红色,橙色,黄色,绿色,蓝色,靛蓝和紫色光的混合物。每种不同颜色都有自己的波长,它以自己的角度反射和折射,与所有其他颜色不同。当它通过一个棱镜(一块三角形玻璃),光被反射和折射成一条连续的彩色带被称为光谱。光束以一个角度进入棱镜,但由于每个颜色以不同的角度弯曲,它们在不同的地方离开棱镜,允许您看到它们。

能看到分解成光谱的光吗用手电筒和光盘。在铝箔纸上开一个直径约1/2英寸的洞,然后把铝箔纸包裹在手电筒的末端。把光盘放在桌子上,有光泽的一面朝上。拿着手电筒,让光线从CD上反射到你的眼睛里。(把CD放在你和手电筒之间,并把灯对准对角线。)光盘上的小凹痕和凹槽使光线中的颜色以不同的角度反射。这就是为什么你能在美丽的光谱中看到所有的颜色。

你可能经常想知道雷雨过后天空中的彩虹是怎么形成的。这很简单,真的——彩虹只是白光被分散成不同颜色。每一颗雨滴就像一个小棱镜。当光线进入雨滴时,它首先被折射成雨滴的颜色,然后以不同的角度反射出来。虽然每一滴雨滴都产生了整个光谱,但你只能看到其中一种颜色。这是因为有些颜色的反射角度并不朝向你。天空中某一区域的所有雨滴都将红光反射回你的身上,形成了一条红色的光带,而其他颜色则以不同的角度散射,所以你看不到它们。下一段雨滴向你反射橙色,下一段反射黄色,等等。最终的结果是,你会看到每一种颜色在天空中伸展开来的美丽光谱。当你在寻找彩虹的时候,永远记得要背对着太阳——你只有在光线被反射的时候才能看到颜色回来给你。

一个分光镜是科学家使用的设备来研究不同光源的光谱。它通常有一个衍射光栅,一块带有凹槽的塑料,将灯分解为其颜色部件。不同种类的光有不同的光谱,因此科学家可以使用精确的光谱来识别星的性质并找到其他物质中包含的元素。这是科学光谱学。

你可以使用分光镜来检查不同的光源在你的家里。白炽灯和阳光会产生连续光谱,所有的颜色都平滑地融合在一起。(星星,像太阳一样,实际上会发出暗线光谱,这具有暗线分解的颜色。然而,只有非常精确的光谱可以看到暗线,因此太阳看起来像一个连续的光谱。)荧光灯将产生一个明亮线谱,明亮的线条被黑暗的空间隔开。

当单个元素被加热时,它们会产生一种特定的可用于识别的明亮谱线。如果你想做实验来找到不同元素的光谱,我们的分光镜分析工具是一个很好的开始。它包括一个学生分光镜,说明书,木夹板和四种不同的氯盐:氯化钙氯化钾氯化锶,无水氯化锂.使用这些化学物质以及食盐,你就能看到每种化学物质是如何释放出自己独特的光谱的。

科学课程:镜子&kaleidoscepes

万花筒,潜望镜,显微镜,望远镜-除了单词结尾,它们有什么共同之处?它们都在某种程度上利用光学来增强我们的视力。视觉依赖于光,而光学通过反射或弯曲光来控制光,这样我们就能以不同的方式看到。万花筒用镜子把光线反射成美丽的形状和图案。你可以制作自己的万花筒与三个小镜子大致相同。将镜子的长边胶带在一起,使得形成金字塔形状,其中镜子的反射侧都面向向内。接下来,切出薄纸板的三角形,以适合万花筒的一端并将其胶带。使用锋利的铅笔在纸板中心戳一个洞,用作窥视孔。切割两个透明物质的三角形,就像塑料架空透明度一样,适合另一端;卷起两个边以形成三面包络,并将糖果洒在内部的彩色纸张。胶带第三侧关闭,然后用胶带将信封连接到万花筒末端。现在,看看具有窥视孔的末端,并在光源上瞄准万花筒。另一端的彩色物体将反射到镜子成星形图案。

你也可以检查反射使用两个小的方形玻璃镜子一边用胶带粘在一起。把它们竖立起来,像打开的书一样分开,这样就可以在它们之间放置一个小物体,而两边都不接触。你看到了多少映像?现在,在镜子前面放一支铅笔,这样它就能接触到镜子的每一面。有多少支铅笔被反射?实验将镜子移动得更近或更远;反射物体的数量如何随反射镜的角度而变化?

科学课:镜片和镜子

基本镜片和镜子有两种:凹面和凸面。这些类型在聚焦光线的方式和位置上有所不同。一个镜头分流光线散发出来,不能将其带入焦点 - 它形成的“图像”显示出来相同它反射的光的一面。这是因为焦点,即光线聚焦或相遇的点,与光源在透镜的同一边。透镜与焦点之间的距离被认为是负焦距.你可以证明这一点有一个小凹透镜:将镜头放在桌子或工作台面的一张纸上,靠近自然光源,比如从窗户射进来的阳光。一束带颜色的小光束虚拟映像)应该出现在纸上的透镜的同一边,因为光线是从。你可以把它想象成光从晶状体表面反射回来,而不是穿过它。

焦点和图像(称为真实的图片)透镜出现在它反射的光的相反的一面。透镜到焦点的距离为a积极的焦距.您可以使用凸透镜和凹型的一样。这一次,来自光源的图像应该出现在光源的另一侧。

镜子的工作原理与此类似。如果你有一个小的凹镜,保持它,使光被反射到屏幕上(Manilla文件夹或浅色笔记本运作良好)。现在,将手指握在镜子前,而不会覆盖整个表面。由于光线偏离凹面镜,因此手指的图像不会出现在屏幕上。

再用a做一次实验凸镜.你的手指的形象(看起来像阴影)应该在屏幕上显示。与凹面镜不同,凸镜会投影清晰的图像。这使我们能够在看凸浴室镜子时看到自己的准确(虽然逆转)的形象。

发明:菲涅耳透镜

在18世纪中叶,灯塔是由一盏点着鲸油的灯放在塔顶组成的。这些光源的效率非常低,因为只有3%的光从海上可见。到了19世纪初,人们在灯的后面安装了金属反射镜,以便将更多的光线反射到海里。虽然这是一种改进,但灯光仍然不够远,不足以及时警告船只。1819年,法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳发明了一种新的光集中系统,结果就是菲涅耳透镜。他在光源周围放置了一排筒形透镜,这些透镜的排列模式可以反射或折射光线,形成一束强烈的水平光束。用一个1000瓦的灯泡,一个菲涅耳透镜可以发出68万烛光的光束,在21英里外的海里都可以看到。除了它的力量之外,透镜的设计使每个灯塔都能以自己的模式闪烁,有时甚至是彩色的。这使得水手们可以通过确定他们所能看到的灯塔来确定他们的确切位置。

最大种类的菲涅耳透镜,一个“一阶”镜头,高达10-12英尺高,围绕六英尺,可以重达三吨。要查看一阶镜头的特写镜头,请转到http://lighthousegetaway.com/lights/OR/hecfres1.jpg,如果想看灯塔里的照片,请点击http://lighthousegetaway.com/lights/heceta.html.

科学的演讲者

暗箱:从拉丁语为'黑暗的房间。'它最初由一个带有小洞的黑暗房间,灯光亮起;通过孔并进入相对的壁上突出外部物体的反向图像。这是早在330年使用的时间用于观看太阳味道。后来的相机使用玻璃镜片和一块玻璃更准确地投影图像,以便可以勾勒出速写。这个设备有助于天文学家和艺术家;在他绘画时,菲尔赫被认为已经使用了相机暗箱代尔夫特的风景

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