光波:可見光與不可見光

如果你只能看見一種顏色那會怎麼樣?想像一下,比如說你只能看見紅色的東西,而其它所有東西對你來說都是隱形的。實際上,我們一直都是這樣生活的,因為我們的眼睛只能看到全光譜中微不足道的一部分。我們每天都被不同的色彩所包圍,但它們對人眼都是看不見的。從攜帶你最愛歌曲的無線電波,到醫生用來觀察人身體內部的X光線,還有可用來加熱食物的微波。

光波:可見光與不可見光

為了能夠理解它們是如何被叫做光的,我們需要知道一些關於什麼是光的問題。光就是電磁輻射,它既具有波的性質又具有粒子的性質。光波和海浪有些相似。波浪本身有大小之分,波浪就是一波一波衝上海岸,而且波浪只有在偶爾才會翻滾。波浪的大小叫作波長,波浪多久重複一次叫做波的頻率。想像你坐在海上的一艘船裡,船隨著波浪上下起伏。如果那天趕上的波浪有較長的波長,那麼海浪只會讓船偶爾上下起伏,或者說以較低的頻率。然而,相反的,如果是波長很短的波浪,波浪之間會靠的很緊,然後你就會感覺船在明顯地上下浮動,這就是以很高的頻率。

光波:可見光與不可見光

不同種類的光都是光波,只不過它們有不同的波長和頻率,以此來加以區別。如果你知道一種光波的波長或者頻率,那麼你就能知道這個光波的能量。波長長的光波有很低的能量,然而波長短的光波有很高的能量。這個記起來很容易,如果你想到自己在那艘船上,你去航海那天有波濤洶湧的海浪,你可能會消耗很多能量,避免被東西砸到而四處跑。但是在一個長波長的海面上,你只會晃一晃,會感覺很放鬆不怎麼消耗能量。

光波:可見光與不可見光

光的能量告訴了我們它是如何和事物相互聯繫的。舉個例子,我們的眼細胞。當我們看見事物的時候,是因為光的能量刺激了我們眼睛的感覺器官——視網膜。我們的視網膜只對一個比較小範圍內的能量比較敏感,所以屬於這一範圍內能量的光被叫做可見光。在我們的視網膜裡有很多特別的感覺器官——視杆細胞和視錐細胞。視杆細胞測量亮度,所以我們可以知道有多少亮光,視錐細胞負責我們看到的光的顏色。

光波:可見光與不可見光

因為不同的視錐細胞對不同能量光的感知度不同,有一些視錐細胞對那些波長很長和能量很低的光很敏感,還有一些視錐細胞對波長短、能量高的光更敏感。當光照射到我們的眼睛的時候,每一個視錐細胞能測量到多少能量,就標誌著我們大腦能接收到什麼顏色。我們看見的彩虹,事實上就是可見光根據本身能量的排序而形成的。在彩虹的最上邊是我們看到的低能量的紅光,另外一邊則是能量較高、我們所看到的藍光。如果光照著我們,那就有我們視網膜無法識別的能量,我們就不可能看見它。波長太短或者能量太高的光波會在它到達視網膜之前,被眼睛的表面吸收;而那些波長很長的光波,根本沒有能夠刺激我們視網膜足夠的能量。

光波:可見光與不可見光

光和光之間唯一的不同點就是它的波長。無線電波有很長的波長,然而X光射線有很短的波長。可見光,就是你現實可以看見的光,波長範圍介於兩者之間。雖然我們的眼睛無法看到可見光範圍之外的光,但我們可以創造特殊的探測器。它可以被其它波長的光刺激,有點像數字眼,這些器件可以幫助我們感應那些我們自己無法看見的光。

所以,退一步,先想想這一切,即使它們是不同的。從一堆劈啪作響的火焰中感受到的溫暖,和在一個美好天氣中太陽曬著你時的溫暖是一樣的;還有紫外線,我們塗防曬霜來保護自己不受它的傷害;一樣的事物還有你的電視、你的收音機,還有你的微波爐。這些例子都是地球上的事物,都是你每天要經歷的事情。但是,這裡還有一些更驚喜的事兒,我們的宇宙也散發著全光譜的光。

光波:可見光與不可見光

圖解: 可見光譜只佔有寬廣的電磁波譜的一小部分。

試想一下,黑夜的天空你也許覺得是你的眼睛使你看到星星在閃,但那只是可見光,現在你該知道那只是全光譜中

很小的一部分光。如果我們只可以用可見光來描繪整個宇宙,這就好像只有一種蠟筆來畫畫,那很可悲。為了能看見全光譜中的宇宙,我們必須要有合適的眼睛,這就意味著要用特殊的望遠鏡來幫助我們看到可見光之外的光。也許你聽說過哈勃太空望遠鏡,也看到過它用可見光和紫外光拍攝的驚豔的照片。但是你也許不知道,在地球軌道上分佈有20個太空望遠鏡,每一個望遠鏡的任務是看到全光譜的不同部分。

光波:可見光與不可見光

圖解:可見光波長的激光

讓望遠鏡作為我們在外太空虛擬的眼睛,地球上的我們可以看到一些神奇的事物。然而最酷的事情是不考慮波長和能量,我們所能看見的遙遠宇宙的光,和我們在地球上所能體驗到的光是一樣的。因此,由於我們知道了X射線、紅外線、紫外線、微波在地球上的物理工作原理,我們可以研究一個遙遠恆星或星系的光,也就可以順理成章地知道在那裡發生了什麼事。

所以在日常生活中,在你所看到和看不到的時候去留意思考,只是瞭解關於自然世界的一點點,就可以幫助你一直感受到身邊的全光譜世界。

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. xuanyu shi- Qiwen Lu-流星魂

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