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“流行歌曲的科学密码”优秀作品展示    
作品1:《追光者》——何薇
新闻来源:     作者:     发表时间:2021-07-01     阅读次数:    


几年前的夏天,《夏至未至》有所耳闻却一直没有看,倒是喜欢上了插曲《追光者》。如果夏日的香气和热度依然可以翻涌起你内心沉睡着的年代;如果香樟浓郁的树荫依然抵挡不住太阳投射到眼皮上的红热滚烫;如果那些年少时寂寞的天空还未曾完全走出你的梦境。我可以跟在你身后,像影子追着光梦游。

  我们心中都有一缕光这缕光就应在青春投射。做一个追光者,追寻光的每一个角落。或许从小学开始,我们就开始学习“光”了,我们从那个时候起,就明白光线沿直线传播;从初中的时候就慢慢接触到了光的一些简单现象,包括光的反射,光的折射等一些基本的光学现象。儿时,我仍然还记得几个小孩子凑在一起,拿着眼镜对着落叶,光斑在落叶上灼烧,不一会儿就升起了屡屡黑烟,而那本就枯萎的树叶,留下了几个大大小小的洞。小孩子们往往就会因为这一点点新奇的物理现象而感到开心。

  说了半天,那么光到底是什么呢?我的回答是我也不知道;迄今为止,在我的认知世界里,物理学界还没有一个确定的答案对光进行描述。但在几千年的发展中,光的理论也是不断在完善中,从几何光学到波动光学再到光的量子论;人类在不断认识事物的过程中,又会不断认知到之前理论的不足,又会逐渐去完善它。

  我们在学习几何光学之后,面对老师的询问,光是什么。我们的回答是光就是光啊,它能在均匀介质中沿直线传播,在非均匀介质中会发生折射,这就好比如“折断的筷子”,因为空气和水就是两种不同的介质,也就是非均匀介质,另一个就是光的反射定律。好像学完了几何光学之后就能解释很多光学现象了。

  科学在进步,当人们观察到了“光的干涉现象和衍射现象”,光学干涉实验最著名的当属杨氏双缝实验,衍射实验有圆孔衍射等实验,或者还有其他实验现象,而这些现象几何光学根本无法解释它们。科学家又发展出一套理论,就是光的波动学说,把光看作是波,就如同你用石头在水面上打出的水波纹,也是波的形式的一种。可以用波动方程来描述光,用方程来描述问题并解决问题是数学手段之一。总之,光的波动学说完全可以解释光的干涉和衍射等问题,就是这样光学理论又前进了一步,我们又解决了一个新的问题。这也是我们为什么说光的干涉和衍射现象体现了光的波动性。

  我们说理论就是在问题的不断发现,不断解决的过程中而逐渐完善的,科学的进步发展过程中,我们又发现了新的问题,那就光电效应使得光的波动学说面临了新的挑战,阴极板上的金属电子在吸收光的能量而克服逸出功从而逸散出电子,导致产生了光电流等一些现象,光的波动学说完全解决不了这个问题。继普朗克的量子论提出之后,爱因斯坦提出了光的量子说,指出光是由一个个光子组成的等理论,这样的话就可以完全解释光电效应。同时也说明了光子具有能量,而另一个科学家康普顿做的一个实验中的康普顿效应又说明了光子还具有动量。光子既具有能量又具有动量,这正是一个粒子所具有的性质,这正是体现出了光的粒子性。

  以上就是我们常说的光的波粒二相性,我们不清楚光到底是什么,我们说它是一种波,可它不仅具有波动性;说它是由一个个光子的组成,可它还具有波动性。具体是它到底是什么,我们没有一个准确的答案,可是这并不妨碍我们去利用光的这些性质去做一些我们想要的东西,比如说激光的发明与使用等。就好比如说你可能并不知道1+1为什么等于2,但是它的使用为我们的生活带来了极大的便利。

  光的几何三定律,是最基本的规律,往深层次中探究,真正的光,全面的光,它可不是那么老实的,它会让你大饱眼福,惊叹不已。先说传播途径,某些时候,它可不是沿直线的,可能会是抛物线,可能会是其他各形的曲线。按照相对论的说法,这是因为空间被引力所扭曲,如果空间处处平坦,光永远都将是直的,但空间会扭曲,是不均匀的,光沿着空间走,自然也会弯,地球及周边,是一个很强大的引力场,当光线到达地球附近,就会随着空间的扭曲而变形。

  另一方面,在地球上,不同的角度看同一束光,它的轨迹也是不一样的。例如,在飞机上向舱外平行射出一束光线,和这架飞机相对静止的角度,看见的光束是直线,如果地面上的人看到这束光线,则是以抛物线的轨迹,射向了地面。

  光呢,它是很调皮的,很绚丽,它钻缝、进孔的时候,会在后方形成绚丽神奇的图案,这便是光的干涉和衍射。光也是自由的,弹跳无常,各个方向都可以有,也有圆形、椭圆形等节奏,这是光的偏振。光是很复杂的,它的内涵不止我们的生活,但它为我们的生活增添了众多的乐趣和精彩。

  像影子追着光梦游。光在传播过程中遇到不透明物体时,在背光面的后方形成没有光线到达的黑暗区域,称为不透明物体的影.影可分为本影和半影.在本影区内看不到光源发出的光,在半影区内看到光源发出的部分光.本影区的大小与光源的发光面大小及不透明物体的大小有关.发光体越大,遮挡物越小,本影区就越小。影子随光走,有光才有影。留恋不时举起手在光下摆着各种手势,变着花样做手影的时光。

  眸里璨着星光,纵使在深渊,依然有人仰望天空。足迹所至,洒满了阳光,触摸的一草一木,都化作辉煌的星辰。酒红色的灯光斟满了花朵,周身盈满了光,步履从未停下,携着影,去追逐那跳动的精灵。


 
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