光的傳播

光、光源通常指可見光，即指能刺激人的視覺的電磁波，它的頻率範圍為：3.9×10¹⁴——7.6×10¹⁴赫之間 ^[2]  。這只是整個電磁波譜中範圍極小的一部分。在更廣泛的意義上講，光應包括頻率低於3.9×10¹⁴赫的紅外線和頻率高於7.6×10¹⁴赫茲的紫外線。發射（可見）光的物體叫做（可見）光源。太陽是人類最重要的光源。可見光源有熱輻射高壓光源（如白熾燈）、氣體放電光源（如霓虹燈、熒光燈）等。光源有分自然光、人造光。有生命的一定是自然光，如水母、螢火蟲等，沒有生命的不一定是人造光，如恆星、太陽等。

熱輻射光源是利用熱輻射來發光的。由熱輻射理論可知，温度越高，發光效率也越高。白熾燈是愛迪生於1879年首先試製成功的。他選擇熔點高的碳做材料，製成碳絲，密封在抽成真空的玻璃管內，通以電流，碳絲就發熱發光。由於碳易揮發，工作温度不能超過2100K。後來，選用熔點稍低於碳，但不易揮發的鎢做材料，工作温度可達2400K，從而提高了發光效率。現代熱輻射的新光源有碘鎢燈、溴鎢燈，發光效率更高。

值得一提的是，發光二極管（LED）。這是一種能將電能轉化為光能的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能發出低光度的紅光，之後發展出其他單色光的版本，時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當的光度。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨着技術的不斷進步，發光二極管已被廣泛地應用於顯示器、電視機採光裝飾和照明。

氣體放電光源是利用電子兩電極間加速運行時，與氣體原子碰撞，被撞的氣體原子受激，把吸收的電子動能又以輻射發光形式釋放出來，這叫做電致發光。不同氣體受激發光的頻率不同，利用這點可製成各種顏色的霓虹燈。

有的氣體放電光源，玻璃管中充的氣體受激發射的是不可見光。如水銀蒸氣在電場中受激發射的就是紫外線。我們可在玻璃管內壁上塗熒光粉，紫外線射到熒光粉上，再激發出可見光來，日光燈就是採用這一原理製成的。日光燈是電致發光和光致發光的綜合，它的發光效率比白熾燈好，但顯色性不好。現代新型的氣體放電照明光源有低壓鈉燈、高壓鈉燈等。

光源按發光原理分，除熱輻射發光、電致發光、光致發光外，還有化學發光、生物發光等。化學發光是在化學反應中以傳熱發光形式釋放其反應能量時發射的光；生物發光是在生物體內由於生命過程中的變化所產生的發光，如螢火蟲體內的螢光素在螢光素酶作用下與空氣發生氧化反應而發光。

光的傳播規律

光在同種均勻介質中沿直線傳播。小孔成像、日食和月食還有影子的形成都證明了這一事實。

撇開光的波動本性，以光的直線傳播為基礎，研究光在介質中的傳播及物體成像規律的學科，稱為幾何光學。在幾何光學中，以一條有箭頭的幾何線代表光的傳播方向，叫做光線。幾何光學把物體看作無數物點的組合（在近似情況下，也可用物點表示物體），由物點發出的光束，看作是無數幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳遞方向。這些概念顯然與光的波動本性相違背，但是如果我們所討論的研究對象的尺寸遠遠大於光的波長，而它的細微結構也不必十分嚴密考慮的情況下，由幾何光學得出的結論還是很好的近似。（應用波動光學，可以得到光的傳播問題的嚴密的解），由於幾何光學方法簡捷，在解決光學技術問題中，經常用到它。

幾何光學中光的傳播規律有三：

（1）光的直線傳播規律

光在同種均勻介質中總是沿着直線傳播的 ^[3]  ；光在同種均勻介質中沿着直線傳播的速度恆定。

（2）光的獨立傳播規律兩束光在傳播過程中相遇時互不干擾，仍按各自途徑繼續傳播，當兩束光會聚同一點時，在該點上的光能量是簡單相加。

（3）光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質的分界面時，一部分反射，一部分折射。反射光線遵循反射定律，折射光線遵循折射定律。

光（電磁波）在真空中的傳播速度。2013年公認值為C=299 792 458 米/秒（精確值） ^[4]  。

一般四捨五入為3x10⁸米/秒，是最重要的物理常數之一。

17世紀以前，天文學家和物理學家都認為光速是無限大的，宇宙恆星發出的光都是瞬時到達地球。伽利略首先對此提出懷疑，他於1607年在兩山頂間做實驗測光速，由於光速太大而實驗裝置又太簡陋，未獲成功。1676年丹麥天文學家羅默，利用天文觀測，首次成功測量了光速。1849年法國科學家斐索在實驗室裏，用巧妙的裝置首次成功地在地面上測出了光速。1973年美國標準局的埃文森採用激光方法利用頻率和波和測定光速為（299792 458+1.2）米/秒。經1975年第15屆國際計量大會確認，上述光速作為國際推薦值使用。1983年第17屆國際計量大會上通過米的新定義為“真空”中光在1/299 792 458秒時間間隔內行程的長度。

這樣，光速已成為定義值，它的精確度為零。今後也無需再做精密測量了。而長度單位米、時間單位秒是通過這個定義值直接聯繫的。

狹義相對論的基本原理之一是光速不變原理。這與光速定義為一固定值是相一致的。不過迄今還有人仍在檢驗在更高的精確度下，光速究竟是否恆定。

除真空外，光能通過的物質叫做（光）介質，光在介質中傳播的速度小於在真空中傳播的速度，光在水中的速度：2.25×10⁸m/s。光在玻璃中的速度：2.0×10⁸m/s 。光在冰中的速度：2.30×10⁸m/s。光在空氣中的速度：3.0×10⁸m/s(約數，實際上應小於299792458米/秒) 。光在酒精中的速度：2.2×10⁸m/s。