生活中的光

光是什么？

從17世紀開始，人們開始對光的本質進行探索。當時有兩種不同的看法：以牛頓為代表的一些人認為光是沿直線飛行的微小粒子，許多個微小粒子就可以形成一束光；以惠更斯為代表的一些人則認為光是一種波，正如水波一樣，只是承載波動的物質不是水，是一種特殊的彈性物質。之后的科學家們一直嘗試更好地理解光是什么東西，19世紀60年代，麥克斯韋基于前人的理論基礎，提出一種觀點：光是一種電磁波，隨后赫茲在實驗上證明光速等于電磁波的傳播速度，這一結論才獲得了普遍的認可。

那么問題又來了，光是一種電磁波，而電磁波又是什么東西呢？

我們可以借助生活中常見的水波來理解電磁波。小朋友們在坐船的時候，當有風浪時，我們會隨著船身一上一下而起伏，這種不停地起伏就是一種波動。

光為什么會有不同的顏色？

其實很簡單！我們已經說過光是一種電磁波，而電磁波的振蕩有快有慢，振蕩得快，它的頻率就高；振蕩得慢，它的頻率就低。不同顏色光的本質區別，其實就在于電磁場振蕩頻率不同。我們知道紅綠藍是三原色，其他的顏色都可以通過這三個原色混合而得到。而這三個原色中藍色光的電磁場振蕩最快，頻率最高，紅色最慢，頻率最低，綠色介于紅藍之間。

人眼是怎么看到不同顏色的呢？

春天萬物復蘇，來到公園可以看到各種各樣的景致，有嫩綠的樹葉、青青的小草，還有呢？一個簡單的回答可以是：這些花花草草可以將不同顏色的光反射到我們的眼睛里。有五彩的花朵。也許你們會問，為什么這些花花草草能夠在我們眼里呈現不同的顏色？好奇的你們也許不會就此而滿意，更多的疑問也許紛至沓來。

我們上面說到，不同顏色光之間的差別，其實本質上就在于它們的電磁場的振蕩頻率不同。那么我們人眼怎么就能夠識別這些不同振蕩頻率的光呢？原來，我們眼睛的視網膜上，有三種顏色感光細胞。這些細胞呈錐狀，錐底大小在10微米左右，每一種細胞只能夠吸收一種顏色的光，比如說綠色的感光細胞只對綠色光有響應。元細胞在吸收相應顏色的光后，會產生信號，告訴大腦，這時候我們就知道有綠光進入。

那其他顏色呢？比如說黃色？我們知道黃色的光可以由綠色光和紅色光混合而得到，當綠色和紅色的感光細胞同時接收到光子，就會給大腦發送信號，告訴大腦眼睛接收到黃光了。至于那些非可見光，因為我們沒有相應的感光細胞去響應，所以我們的大腦無法接收到相應的信號，因此無法通過眼睛感受到這些光。

光從哪里來？太陽為什么可以發出耀眼的光芒？

光從哪里來的呢？當然是光源啦，對于我們地球人來說，太陽就是最強大的光源。如果沒有太陽，我們不僅無法在白天看清身邊的物體，地球還會快速降溫，導致我們人類無法繼續在地球上生存。著名的科幻電影《流浪地球》講的就是在太陽快要毀滅時，我們人類尋找新恒星的過程。

要知道太陽和地球的距離大約有1.5億千米，距離這么遠，我們仍然無法直視太陽，否則眼睛就會受傷，甚至失明！那么太陽為什么會這么耀眼和明亮呢？這里面其實有一個重要的問題：太陽發光的能量是從哪里來的？

關于太陽能量的來源，人們早期有各種假設，比如說有人認為太陽是一個燃燒的火球，里面有燃料在持續地燃燒。但是如果假設太陽里面堆滿了優質的煤炭，在氧氣供給充足的情況下，它也只能燃燒2500年。要知道太陽早在45.7億年前就已經形成了，所以太陽發光的能量不是來自燃燒，況且太陽根本沒有那么多氧氣可供燃燒。后來人們慢慢了解到太陽的能量來自氫原子核聚變，這是一個可以放出巨大能量的核反應，氫彈就是基于核聚變而制造的。只是太陽上發生的核聚變要比氫彈緩和很多。所以太陽才沒有像氫彈一樣突然爆掉，而是持續地向地球發出穩定的光芒。

如果你看過鐵匠打鐵也許會對這個問題有更好的理解，鐵在室溫下是不發光的，但是如果放在爐子里燒，會被燒得通紅，就會發出光了，而且隨著溫度的升高，它的顏色會從紅色變成黃白色。

未來，人類肯定能夠利用好光，去做更多有趣和有意義的事情，讓我們一起去探索吧！