光現象

光現象通常是指有關光在真空與材料中的傳播規律，以及透鏡成像的物理現象。

不考慮光的波動性和粒子性（這屬於高中物理的內容，初中階段可以不考慮），光在同一均勻介質中直線傳播。

由於光與介質的相互作用，光從真空（或某一個透明介質）傳播到另一個透明介質時，會發生反射、折射、吸收等現象。如果光入射到對可見光不透明（透射率等於0）的材料上，則只發生吸收和反射。

太陽、電燈等物體能夠發光，這些物體叫做光源。夜晚，我們可以看到閃爍的星光，這些星星多數是恆星。宇宙中的恆星都能夠發光，恆星是由熾熱氣體組成的，是能自己發光的球狀或類球狀天體，所以恆星屬於光源。

當然，光源還分為天然光源和人造光源。

許多動物也可以發光。夏天的夜晚，常有淡淡的綠光在草叢中閃爍，這是螢火蟲在發光。有些海洋生物也能發光。在大海深處，燈籠魚、斧頭魚、水母等發出的光，使幽深的海底世界顯得更加神秘。

光在同種均勻介質中沿直線傳播。

注：光線是虛擬而成的，運用了模型法，只是為了表示光的傳播現象。

打雷時，雷聲和閃電在同時同地發生，但是我們總是先看到閃電後聽到雷聲。這表明，光的傳播速度比聲音快。

真空中的光速是宇宙間最快的速度，在物理學中用字母c表示。光在真空中1s能傳播299792458m，也就是説，真空中的光速為

c＝2.99792458 × 10^8 m/s。

光在其他各種介質中的速度都比在真空中的小。空氣中的光速大約為 2.997000 × 10^8 m/s。

在我們的計算中，真空或空氣中的光速取為 c＝3 × 10^8 m/s。

光在水中的速度比真空中小很多，約為真空中光速的3/4；光在玻璃中的速度比在真空中小得更多，約為真空中光速的2/3。

光遇到水面、玻璃以及其他許多物體的表面都會發生反射（reflection）。

經過入射點且垂直於鏡面的直線叫做法線；入射光線與法線的夾角叫做入射角；反射光線與法線的夾角叫做反射角。

在反射現象中，反射光線，入射光線和法線都在同一個平面內；反射光線、入射光線分居法線兩側；反射角等於入射角。這就是光的反射定律（reflection law）。

在反射現象中，光路是可逆的。巧記反射規律：“三線共面、法線居中、兩角相等、光路可逆”。

物體的反射面是光滑的，光線平行反射，這種反射叫做鏡面反射。如鏡子、平靜的水面等。

一束平行光射到平面鏡上，反射光是平行的，這種反射叫做鏡面反射。

當一束光射到凹凸不平的物體時，它的反射光線也是射向不同的方向的，不是平行的，所以我們才能從不同的地方看到同一個物體，而這種反射方式稱為“漫反射”，否則，如果都是鏡面反射的話，我們只有站在特定的地方才能看的到物體。

鏡面反射是指反射波（電磁波，或聲波、水波）有確定方向的反射；其反射波的方向與反射平面的法線夾角（反射角），與入射波方向與該反射平面法線的夾角（入射角）相等，且入射波、反射波，及平面法線同處於一個平面內。攝影時應避免鏡面反射光線進入攝影機鏡頭，由於鏡面反射光線極強，在像片上將形成一片白色亮點，影響地物本身在像片上的顯現。

鏡面反射遵循光的反射定律。

鏡面反射所成像的性質是正立的、等大的，位於物體異側的虛像。

鏡面反射是入射光線是平行光線時，反射到光滑的鏡面，又以平行光線出去。

凹凸不平的表面會把光線向着四面八方反射，這種反射叫做漫反射。

一束平行光射到平面鏡上，反射光是平行的，這種反射叫做鏡面反射，並且同樣也遵循着光的反射規律。

載有信息的光在某種管中進行多次反射把信息傳到另一位置，這樣就可以利用光傳遞信息。

平面鏡成像是光的反射造成的。

在你照鏡子的時候可以在鏡子裏看到另外一個“你”，鏡子裏的這個“人”就是你的像（image）。無論你距離鏡子有多遠，鏡子中的像的大小始終不變。並且你到鏡面的距離等於像到鏡面的距離。概括來説，平面鏡成像性質是：平面鏡能成正立等大的虛像。像的大小隻和物體大小有關，與物體到平面鏡的距離無關。物體到平面鏡的距離始終等於像到平面鏡的距離，且物體與像的連線垂直於鏡面。

如果把一塊玻璃板作為平面鏡，在前面點上一根蠟燭；此時，平面鏡後面並沒有點燃的蠟燭，但是我們卻看到平面鏡後面好像有蠟燭。

這是因為光源處向四處發光，一些光經平面鏡反射後進入了人的眼睛，引起了視覺，我們感到好像光是從另一處（S'）發出的。S'就是S在平面鏡中的像。

由於平面鏡後並不存在光源S'，進入眼睛的光並非真正來自那裏，所以把S'叫做虛像（virtual image）。

虛像指的是能被人看見，但不能在屏幕上呈現的像。

光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折，這種現象叫做光的折射（refraction）。光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折。

通過折射，能使池水看起來變淺。

簡記為：三線共面，一邊一個，兩角不等。

光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折；當光從水中斜射入空氣中時，折射光線向界面方向偏折。當光線垂直界面入射時，折射光線方向不改變。

利用光的折射規律，可以解釋游泳池水變淺的原因。

所以潛水員看岸上的人比實際要高空氣中的角無論是折射角還是入射角，都要大於其他介質中的角。

17世紀以前，人們一直認為白色是最單純的顏色。直到1666年，英國物理學家牛頓用玻璃三稜鏡使太陽光發生了色散（dispersion），這才解開了光的顏色之謎。

光譜（spectrum）是複色光經過色散系統（如稜鏡、光柵）分光後，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長範圍內的電磁輻射被稱作可見光。光譜並沒有包含人類大腦視覺所能區別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。

色光的三原色是紅（red，R）、綠（green，G）、藍（blue，B），調節三原色的不同比例就能得到某一種顏色的光。

顏料的三原色是青（cyan，C）、品紅（magenta，M）、黃（yellow，Y）。顏料的顏色決定於外來照射光的顏色，以及顏料對照射光的吸收和反射情況。例如：紅色物體幾乎反射紅色光，吸收其他色光。

色光的三原色混合在一起為白色，而顏料的三原色混合在一起為黑色。

在光照到物體上時，一部分光被物體反射，一部分光被物體吸收。如果物體是透明的，還有一部分透過物體。不同物體，對不同顏色的反射、吸收和透過的情況不同，因此呈現不同的色彩。

如果在白屏前放置一塊紅色玻璃，則白屏上的其他顏色的光消失，只留下紅色。這表明，其他色光都被紅色玻璃吸收了，只有紅光能夠透過。如果在白屏前放置一塊藍色玻璃，則白屏上只呈現藍色光。

所以，透明物體的顏色由通過它的色光決定。

如果把一張紅紙貼在白屏上，則在紅紙上看不到彩色光帶，只有被紅光照射的地方是亮的，其他地方是暗的；如果把綠紙貼在白屏上，在屏上只有綠光照射的地方是亮的。

所以，不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的。

此外，白色的物體反射所有顏色的光，黑色的物體吸收所有顏色的光。

物體（例如水、玻璃、塑料、鏡子）是由分子組成的，分子是由原子構成的，而原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子構成的。由於分子是一種由若干帶電粒子構成的系統，而可見光是一種特定頻段的電磁波，當一束光通過物體時，其週期振盪的電場與磁場頻繁地極化與磁化物體中被入射的分子，形成振盪的電偶極子與磁偶極子，使分子中的電荷發生受迫振動，並向四周輻射出新的同頻率的光。這種入射光與物體分子內部電荷的共同作用，產生了吸收、反射、透射、折射、色散等上述介質中的光學現象。在透明物體中，新的光與入射光相互疊加，構成一個與原來頻率相同，但傳播速度不同於真空的光波——這就是光在透明材料中傳播速度小於真空光速c的原因。

在光譜中，波長自400nm至10nm的一段被稱為紫外線，紫外線是不可見光線。太陽光透過大氣層時，波長短於290 × 10^(-9)m的紫外線可以被大氣層中的臭氧吸收掉。

紫外線的主要特性是化學作用強。能用來殺菌、驗鈔。

紫外線有化學作用，能使照相底片感光，熒光作用強，日光燈、各種熒光燈和農業上用來誘殺害蟲的黑光燈都是用紫外線激發熒光物質發光的。

人工的紫外線光源有多種氣體的電弧（如低壓汞弧、高壓汞弧）。

紫外線可以防偽。

紫外線的粒子性較強，能使各種金屬產生光電效應。

在光譜中，波長自0.76μm至400μm的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高於絕對零度（0K，即-273.15℃）的物質都可以產生紅外線。現代物理學稱之為熱射線。醫用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。

紅外線的主要特性是熱作用強，具有熱效應。自然界中的所有物體都在不停地向外輻射紅外線。

利用紅外線可加熱物品，可製成紅外線夜視儀。

紅外線夜視儀被稱為“黑夜中的眼睛”。

可見光污染：比較常見的是眩光，如汽車夜間行駛時前大燈的照射光，核爆炸時產生的強閃光。電焊時發出的強光，等等。在這些強光照射的環境中，如果沒有適當的防護措施，人的眼睛就會受到傷害。隨着城市建設的發展，太陽光的反射造成的污染日趨嚴重。如高大建築物的玻璃幕牆會產生很強的鏡面反射，強烈的反射光不僅會影響人們的正常工作和休息，還會影響街道上的車輛行駛及行人的安全。

紅外線和紫外線污染：（1）紅外線是一種熱輻射，對人體可造成高温傷害。（2）紫外線對人體的傷害主要是眼角膜和皮膚。適當和適度的接受紫外線照射，可使機體皮下脂肪中的一種膽固醇轉化成對身體有益的維生素B12（骨化醇）但是過度照射則可能損害人體的免疫系統，導致多種皮膚損害。

能夠發亮叫光源，月亮不是太陽是。

光的傳播有條件，均勻介質才直線。 ^[1] 

不同物中速度變，真空每秒三十萬（千米）。

光的速度比聲快，真空光走聲不走。

法線通過入射點，虛線垂直反射面。

反射入射居兩邊，反角入角總相等。

入法夾角為入角，入角增大反角增。

所有物體都反射，鏡面反射漫反面。

平面鏡，成虛像，大小相等對稱強。

物像到鏡距相等，它們連線垂鏡面。

作圖反射反延長，虛線交點即像點。

所有像點組成像，虛像要用虛表示。

光從一物進另物，同時發生反、折射。

斜線入水要折射，折線靠近於法線。

法線垂直於界面，折線入線分兩邊。

水中光斜入空氣，折線遠離於法線。

人眼感覺光直線，看到物體為虛像。

物近像遠像變大，

物遠像近像變小。

紅橙黃綠藍靛紫，白光色散七色光。

色光三原紅綠藍，顏料三原紅藍黃。

紅色物體反紅光，其它色光都吸收。

沒有反射光進眼，看到一片是黑色。

紅光外面紅外線，温度越高輻射強。

利用紅外夜視儀，常用還有遙控器。

紫光外面紫外線，有助人體合成（維生素）D。

紫外線殺微生物，還使熒光物發光。