Photo: Kelvinsong, Wikimedia Commons, CC0.从太阳的温暖到医用激光的精确,光塑造了我们对宇宙的观察与理解。快来测试你对光的行为、历史及其对文化影响的了解吧!
光线新手 0–4 · 光谱探索者 5–8 · 光子大师 9–10
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鉴于光速约为每秒30万公里,而地球距离大约1.5亿公里,太阳光子大约需要8分20秒才能到达我们身边。有趣的是,能量本身需要数万年才能从太阳核心传播到表面,然后才能最终逃逸到太空中。照片:NASA,维基共享资源,公共领域。
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卢克的武器是他父亲安纳金的旧光剑,会发出经典的蓝色光束。直到第三部电影《绝地归来》中,他才制作了自己著名的绿色光剑。电影制作人选择绿色是因为它在沙漠行星塔图因明亮的蓝天衬托下更加显眼。
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人眼视网膜中心聚集了数百万个视锥细胞,能够检测红、绿、蓝三种波长。视杆细胞对光更敏感,能帮我们在黑暗中视物,但它们无法分辨颜色,这就是为什么在昏暗的月光下一切看起来都是灰度的。
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色散的发生是因为不同颜色的光在玻璃中的传播速度略有不同,导致它们以不同的角度折射。艾萨克·牛顿曾用棱镜著名地演示了这一现象,证明白光实际上是所有可见光的混合物,而不是纯净且一成不变的。
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光穿过致密材料时速度会变慢。由于钻石具有约2.42的极高折射率,光在其内部的传播速度不到其在真空中速度的一半(约为每秒124,000公里)。光线的这种极度减速和折射,正是切工良好的钻石散发标志性璀璨光芒的原因!照片:ajizai,维基共享资源,公共领域。
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当来自太阳风的带电粒子与地球高层大气碰撞时,会激发气体原子。被激发的氧原子在约100公里的高空释放能量,形成耀眼的绿光。相比之下,氮气碰撞则倾向于产生深蓝色或紫色的色调。
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萤火虫通过涉及化合物荧光素和酶荧光素酶的化学反应来产生光。这种反应极其高效,几乎将100%的能量转化为光,几乎没有热量浪费。相比之下,水母发光蛋白是存在于发光水母中的另一种发光蛋白质。照片:维基共享资源,公共领域。
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蓝晒法由约瑟夫·约翰·赫歇尔爵士于1842年发明,使用对紫外线发生反应的简单铁盐混合物。该技术因制作建筑“蓝图”而闻名,植物学家安娜·阿特金斯还利用它制作了第一本通过摄影插图的书籍。
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西奥多·梅曼在休斯研究实验室建造了第一台功能性激光器,使用合成红宝石晶体产生明亮的红光。虽然查尔斯·汤斯因开发理论基础和前身‘微波激射器’而获得了诺贝尔奖,但梅曼的实际突破为现代条形码扫描仪和光纤铺平了道路。
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切伦科夫辐射发生在粒子在特定介质(例如核反应堆内的水)中超光速运动时。这会产生类似于声爆的光学激波,从而呈现出美丽的蓝色辉光。同步辐射也是真实存在的,但它是通过在磁场中加速粒子产生的。照片:Argonne National Laboratory, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0。
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