淺談物理光學在生活中的應用

李靖

摘要：物理光學對物理學的發展和現代科學技術的發展具有十分重要的作用。在我們的日常生活中，光屬于必不可少的因素，占據著十分重要的地位。且光學在生活中也得到了廣泛應用，比如常接觸的激光、望遠鏡、照相機、攝像機等。文章首先介紹了光學的基本概念及組成，然后從四個方面介紹了光學實際生活中的應用，希望通過文章能夠幫助同學更好的理解物理光學的相關內容。

關鍵詞：物理光學;生活;應用

一、光學概念介紹

光學（optics）是物理學的重要分支學科，也是與光學工程技術相關的學科。光學主要分為幾何光學、物理光學和量子光學。其中，幾何光學由幾個由實驗得來的基本原理出發，通過光線的概念和光線的折射、反射定律來描述光在介質中傳播規律的學科。物理光學也稱波動光學，其理論基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組，可用來研究光的干涉、光的衍射、光的偏振及其在各向異性介質中傳播所呈現出的現象。量子光學源于光的波動和光（量）子的二象性。光子、電子、質子、中子等微觀客體的波粒二象性是形成量子力學的重要基礎。從這種光子的性質出發來研究光的本性以及光與物質相互作用的學科即稱為量子光學，它的基礎主要是量子力學或量子電動力學。

二、光學在生活中的應用

（一）生活中光的直線傳播

光的直線傳播指的是光在同種均勻介質中沿著直線傳播，是光最基本的性質。光的直線傳播可以解釋常見的日食與月食現象，日食主要是地球、月球、太陽在同一直線，太陽光被月球遮擋所致。月食則是太陽、地球、月球運行在同一直線，地球全部或部分遮擋了太陽光。在日常生活中，光的直線傳播也有著廣泛的應用，比如簡單的陽光測距及小孔成像。

（二）光的折射與反射

光在兩種物質分界面上改變傳播方向又返回原來物質的現象為光的反射。光由一種介質斜射人另一種介質，光在不同介質交界處會發生偏折，這便叫做光的折射。反射與折射在日常生活中具有十分廣泛的應用，鏡子則是光的反射，人們可以在鏡子中看到自己的模樣。且當把鏡面做成曲面時，人們便可觀察到鏡子中扭曲或拉伸的圖像。汽車的后視鏡也使用了這個原理，汽車后視鏡為凸面，會形成縮小的圖像，司機可以在鏡子中看到大面積的景物，擴大了視野。除此之外，光的折射在生活中也得到廣泛使用，比如現今十分熱門的光纖通信，攜帶信息的激光便是在玻璃夾層中利用折射進行傳播。

（三）光的色散

光的色散主要指的是復色光分解為單色光，天空的蔚藍便來源于此。空氣自身密度漲落對光具備一定的散射作用，尤其是大氣中氧氣的漲落會形成散射。在大雨過后或晴朗的天空中懸浮著很多小微粒，也增強了光的散射能力，使天空更加蔚藍。而當工業廢氣與汽車尾氣增多時，由于污染氣體粒子直徑較大，因此會因散射使得天空變為灰白色或青灰色。而在夜晚時，天空會變為深藍色，主要因為大氣中臭氧的作用，臭氧截獲了陽光中的橙色與黃色部分，因此藍色會直接通過，直至所有光亮消失，所有顏色才會慢慢消失在夜色中。此外，黃光因不易散射，所以被廣泛應用至交通領域中的車牌、警示牌以及霧燈等方面。

（四）光的干涉與衍射

光的干涉指的是兩列或幾列光波在空間相遇并疊加，某些區域始終加強，某些區域始終削弱，形成穩定的強弱分布現象。在光傳播期間，遇到障礙物或小孔，光偏離原來的傳播途徑，繞道障礙物后面傳播的現象為光的衍射，光的干涉與衍射說明光具備波動性。在日常生活中，光的衍射應用較為廣泛，如DNA的雙螺旋構型。除此之外，光譜儀也采用了光的干涉與衍射原理。光譜儀主要利用色散元件將電磁輻射分離出所需的波長與波長區域，測定選定波長的強度，可分為多色儀與單色儀兩種。根據分光原理，光譜儀器又分為干涉光譜儀、衍射光譜儀以及棱鏡光譜儀等三種。其中光學多道分析儀具備信息采集、處理以及存儲等功能，不再使用感光乳膠，避免了暗室處理等環節，改善了工作條件也提升了工作效率，可以更為準確的測定瞬變信號。

三、結語

高中物理中，光學知識占據著十分重要的地位且與實際生活也存在密切聯系，學生通過學習物理光學知識可以更好的解決實際問題，并理解一些特殊現象。文章首先簡要介紹了光學的基本概念，然后分別從四個方面介紹了光學在實際生活中的應用。即：介紹光的直線傳播，解釋日全食等天文現象;光的反射和折射，如鏡面成像、視覺偏移以及光通信;光的色散，解釋復色光與單色光間的奇妙聯系;光的干涉與衍射，如基于分光原理制成的光譜儀。文章不僅為廣大學習光學的高中生提供了知識上的引導，也讓筆者更加深入地了解物理光學，為今后的物理學習打下堅實的基礎。

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