光的科学性
『壹』 什么是光的科学解释
光有波粒二像限!光的衍射,干射等现象说明光有波的特性!然而碰撞理论说明它有粒子性!
『贰』 海底奇光的科学性和文学性
渊博的知识、丰富的想象力、对科学的高度敏感是儒勒·凡尔纳创作科幻小说的基础,而科学性和文学性的完美结合则是他的科幻小说的最大特点。
《海底奇光》一文,是科幻小说《海底两万里》中的一个很短的片断,集中描绘了主人公所目睹的海底奇光这一奇景,无所谓什么小说情节、人物形象,课文的重点就是描述“海底奇光”。又因为是科幻小说,作者的目的也并不在于将什么科学现象或原理解释清楚,因此某些老师将其当作说明文来教学也是明显有误的。这一点,以课文中的一句为例很容易说明问题。
第5自然段中这样写道:“加上钵水母、海盘车、海月水母、海笋和其他磷光植形动物发出的微光,海水中一片光亮。植形动物体内充满了海洋腐烂的有机物质诱饵,也许还有鱼类分泌的粘液。”植形动物体内的“海洋腐烂的有机物质”与“鱼类分泌的粘液”与其发出磷光有什么关系?如果读者把课文当作说明文,读到这里,便会产生这样的疑问了。生物学知识表明,“海洋腐烂的有机物质”与“鱼类分泌的粘液”中,含有发磷光的细菌。凡尔纳的科幻作品确实是以科学知识为依据的,但它不是说明文,无需揭示这其中原理。
因此,我们读《海底奇光》,应该把重点放在叙述和描写上,尤其是描写,要研究作者写了怎样的“奇光”,又是怎样将这迷人的奇观栩栩如生、清晰地展现在读者眼前的。
海底奇光的奇特之一在于“光”,这种光 “格外耀眼”而且“充满活力”。课文中通过几层对比衬托,层层突出了它的“亮”:以昏暗的海水衬托发亮的水层,接着又以发亮的水层衬托出几道闪光。作者用比喻的手法写出这种特殊的光亮:“好像炽热大火炉里的熔铅流,又像加热到白热状态的金属块。”又将它与照明器静静放射的光芒对比,突出其“生命力”,由此自然聚焦到下文的“光源”。
海底奇光的奇特之二在于“光源”,“光线来自无数的发光微小生物”,光源是生命体,因此这光也就具有了“不同寻常的生命力和运动力”。作者历数许多发光生物体的名称,又具体描述微小生物的形态,还将海水区域与生物数量做数字对比,极写微小生物之多,细节的详尽令读者感受到“海水中一片光亮”的真实性,自然进入了作者脑海中的幻想世界。
海底奇光的奇特之三在于海洋生物在奇光中四处游动形成了迷人奇观。作者将四处嬉戏的海洋生物比作“火中蝾螈”,与下文“不发烫的火光”相照应,既写出海水的光亮,又写出海洋生物的活力。他笔下的海洋生物各具形态和个性特点,鼠海豚“美丽又敏捷”,是“海洋中不知疲倦的小丑”;“身长三米”的旗鱼,是“聪明的暴风雨预报者”,有着“令人生畏的剑状上颌”……比喻和拟人的手法,形象生动地展现了一个充满动感的、生机勃勃的海底世界。
细读这些描写,我们会发现“海底奇光”之奇,根源在于生命力,看似平静的海底实际上蕴藏着无穷的生命力,这幻想中奇妙的世界来源于作者丰富的想象力,又以科学知识、生活体验为依据,既体现了作者对海洋的认识和想象,更突出了作者对神奇自然的欣赏和赞叹。
课文结尾对这种现象和自然气候之间的关系作了一番猜测,但写这些,并不是要解决什么科学问题,主人公的想法体现的是人类对自然世界的好奇心,这恐怕是题目中“奇”的深层含义吧。科幻本就是因人类对自然的好奇、对世界探索的欲望而生,而人类的这种好奇心和探索的欲望是永远不会停歇的。
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『叁』 “光”由光子构成,这个定义科学解释有可能是错的吗
可能是错的,因为“光”具有爱因斯坦所说的那样,光具有波粒二象性这种特点,光不仅是由光子构成的,同时光也是“光波”。
对关于“光”这种物质,科学家研究时间很长,但是想要给出一个完整而准确的定义还是具有一定难度的,随着科技的进步,物理学的完善,对每种物质的定义也都有一个较为严苛的标准,“光”这种物质也不例外。
“光子”这种物质是怎么来的,光子不是在宇宙一诞生的时候就大量出现的。奇点,什么是奇点?奇点就是是一个彻彻底底的密度巨大、时空曲率高、以及体积无限小的一个“点”,但是它在常用地物理学原则在这都不适用。
通过上述事实和例子我们对“光”这种物质和宇宙形成前后的历史这两个概念有了一个初步的了解,有着实验加持的理论还是具有可信度的,但是对于“光”这个物质还是没有一个完整而准确的定义。
『肆』 光的性质是什么
1、在几何光学中,光以直线传播。笔直的“光柱”和太阳“光线”都说明了这一点。
2、在波动光学中,光以波的形式传播。光就像水面上的水波一样,不同波长的光呈现不同的颜色。
3、光速极快。在真空中为3.0×10⁸m/s,在空气中的速度要慢些。在折射率更大的介质中,譬如在水中或玻璃中,传播速度还要慢些。
4、在量子光学中,光的能量是量子化的,构成光的量子(基本微粒),我们称其为“光量子”,简称光子,因此能引起胶片感光乳剂等物质的化学变化。
(4)光的科学性扩展阅读:
几何光学中光的传播规律有三:
1、光的直线传播规律已如上述。大地测量也是以此为依据的。
2、光的独立传播规律。两束光在传播过程中相遇时互不干扰,仍按各自途径继续传播,当两束光会聚同一点时,在该点上的光能量是简单相加的。
3、光的反射和折射定律。光传播途中遇到两种不同介质的分界面时,一部分反射,一部分折射。反射光线遵循反射定律,折射光线遵循折射定律。
『伍』 对于光的科学理论怎么解释啊~~~
光能转化为别的能量,比如说光照到身上使温度升高
『陆』 光电效应说明光具有什么性
光电效应说明光具有粒子性。光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric
effect)。这一现象是1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。1888年,德国物理学家霍尔瓦克斯(Wilhelm
Hallwachs)证实是由于在放电间隙内出现荷电体的缘故。1899年,J·J·汤姆孙通过实验证实该荷电体与阴极射线一样是电子流。1899—1902年间,勒纳德(P·Lenard)对光电效应进行了系统研究,并命名为光电效应。1905年,爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中,用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916年,美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释,从而也证明了光量子理论
『柒』 光的光的科学
光是一种肉眼可以看见(接受)的电磁波(可见光谱)。在科学上的定义,光有时候是指所有的电磁波。光是由一种称为光子的基本粒子组成。具有粒子性与波动性,或称为波粒二象性。
光可以在真空、空气、水等透明的介质中传播。光的速度:真空中的光速是目前宇宙中已知最快的速度,在物理学中用c表示
光在真空中1s能传播299792458m。也就是说,真空中的光速为c=2.99792458×108m/s。在其他各种介质的速度都比在真空中的小。空气中的光速大约为2.99792000×108m/s。在我们的计算中,真空或空气中的光速取为c=3×108m/s.(最快,极限速度)光在水中的速度比真空中小很多,约为真空中光速的3/4;光在玻璃中的速度比在真空中小的更多,约为真空中光速的2/3。如果一个飞人以光速绕地球运行,在1s的时间内,能够绕地球运行7.5圈;太阳发出的光,要经过8min到达地球,如果一辆1000km/h的赛车不停地跑,要经过17年的时间才能跑完从太阳到地球的距离。
人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围大约为390~760nm(1nm=10-9m=0.000000001m),
光分为人造光(如激光)和自然光(如太阳光)。
自身发光的物体称为光源,光源分冷光源和热光源。如图为人造光源。有实验证明光就是电磁辐射,这部分电磁波的波长范围约在红色光的0.77(μm)微米到紫色光的0.39μm之间。波长在0.77μm以上到1000μm左右的电磁波称为“红外线”。在0.39μm以下到0.04μm左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉,但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域,甚至X射线均被认为是光,而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。
人眼对各种波长的可见光具有不同的敏感性。实验证明,正常人眼对于波长为555nm(纳米)的黄绿色光最敏感,也就是这种波长的辐射能引起人眼最大的视觉,而越偏离555nm的辐射,可见度越小。
光具有波粒二象性,即既可把光看作是一种频率很高的电磁波,也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。
光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义“米”的标准,并且约定光速严格等于299,792,458m/s,此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来,随着实验精度的不断提高,光速的数值有所改变,米被定义为(1/299,792,458)s内光通过的路程,光速用c来表示。
光是地球生命的来源之一。光是人类生活的依据。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒质。
据统计,人类感官收到外部世界的总信息中,至少80%以上通过眼睛。
当一束光投射到物体上时,会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。
光线在均匀同种介质中沿直线传播。
光波,包括红外线,它们的波长比微波更短,频率更高,因此,从电通信中的微波通信向光通信方向发展,是一种自然的也是一种必然的趋势。
普通光:一般情况下,光由许多光子组成。在荧光(普通的太阳光、灯光、烛光等)中,光子与光子之间,毫无关联。即波长不一样、相位不一样,偏振方向不一样、传播方向不一样,就像是一支无组织、无纪律的光子部队,各光子都是散兵游勇,不能做到行动一致。
光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射(reflection)。垂直于镜面的直线叫做法线;入射光线与法线的夹角叫做入射角;反射光线与法线的夹角叫做反射角。在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。这就是光的反射定律(reflection law)。如果让光逆着反射光线的方向射到镜面,那么,它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。这表明,在反射现象中,光路是可逆的。反射在在物理学中分为两种:镜面反射和漫反射。镜面反射发生在十分光滑的物体表面(如镜面)。两条平行光线能在反射物体上反射过后仍处于平行状态。凹凸不平的表面(如白纸)会把光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。大多数反射现象为漫反射。
光线从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射(refraction)。折射光线与法线的夹角叫折射角。如果射入的介质密度大于原本光线所在介质密度,则折射角小于入射角。反之,若小于,则折射角大于入射角。若入射角为0,折射角为零,属于反射的一部分。但光折射还在同种不均匀介质中产生,理论上可以从一个方向射入不产生折射,但因为分不清界线且一般分好几个层次又不是平面,故无论如何看都会产生折射。如从在岸上看平静的湖水的底部属于第一种折射,但看见海市蜃楼属于第二种折射。凸透镜、凹透镜这两种常见镜片所产生效果就是因为第一种折射。在折射现象中,光路是可逆的。 复色光分解为单色光的现象叫光的色散。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光分解为彩色光带(光谱)。色散现象说明光在介质中的折射率n(或传播速度v=c/n)随光的频率而变。光的色散可以用三棱镜,衍射光栅,干涉仪等来实现。
白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的复色光。红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。
色散:复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入棱镜后,由于它对各种频率的光具有不同折射率,各种色光的传播方向有不同程度的偏折,因而在离开棱镜时就各自分散,形成光谱。
介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。当复色光在介质界面上折射时,介质对不同波长的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分离。1672年,牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带,这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。 让一束白光射到玻璃棱镜上,光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带,其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色,靠近底边的一端是紫色,中间依次是橙、黄、绿、蓝、靛,这样的光带叫光谱。光谱中每一种色光不能再分解出其他色光,称它为单色光。由单色光混合而成的光叫复色光。自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光。在光照到物体上时,一部分光被物体反射,一部分光被物体吸收。透过的光决定透明物体的颜色,反射的光决定不透明物体的颜色。不同物体,对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同,因此呈现不同的色彩。比如一个黄色的光照在一个蓝色的物体上,那个物体显示的是黑色。因为蓝色的物体只能反射蓝色的光,而不能反射黄色的光,所以把黄色光吸收了,就只能看到黑色了。但如果是白色的话,就反射所有的色。
光到底是什么?是一个值得研究,和必需研究的问题。当今物理学就已经又达到了一个瓶颈,即相对论与量子论的冲突。光的本质是基本微粒还是像声音一样的波(若是波又在什么介质中传播)对未来研究具有指导性作用。
比较合理的观点是光既是一种粒子同时又是一种波。光具有波粒二象性,就像水滴和水波的关系。 光同时具备以下四个重要特征:
1、在几何光学中,光以直线传播。笔直的“光柱”和太阳“光线”都说明了这一点。
2、在波动光学中,光以波的形式传播。光就像水面上的水波一样,不同波长的光呈现不同的颜色。
3、光速极快。在真空中为3.0×108km/s,在空气中的速度要慢些。在折射率更大的介质中,譬如在水中或玻璃中,传播速度还要慢些。
4、在量子光学中,光的能量是量子化的,构成光的量子(基本微粒),我们称其为“光量子”,简称光子,因此能引起胶片感光乳剂等物质的化学变化。光线越强,所含的光子越多。
『捌』 光的特性有哪些(小学五年级科学)急!!
去看初二物理书
『玖』 有关光的故事(科学性的,语文的请绕道)要科学性的!
苏格兰物理学家詹姆士·克拉克·——19世纪物理学界的巨人之一的研究成果问世,物理学家们才对光学定律有了确定的了解。从某些意义上来说,麦克斯韦正是迈克尔·法拉第的对立面。法拉第在试验中有着惊人的直觉却完全没有受过正式训练,而与法拉第同时代的麦克斯韦则是高等数学的大师。他在剑桥大学上学时擅长数学物理,在那里艾萨克·牛顿于两个世纪之前完成了自己的工作。
牛顿发明了微积分。微积分以“微分方程”的语言来表述,描述事物在时间和空间中如何顺利地经历细微的变化。海洋波浪、液体、气体和炮弹的运动都可以用微分方程的语言进行描述。麦克斯韦抱着清晰的目标开始了工作——用精确的微分方程表达法拉第革命性的研究结果和他的力场。
麦克斯韦从法拉第电场可以转变为磁场且反之亦然这一发现着手。他采用了法拉第对于力场的描述,并且用微分方程的精确语言重写,得出了现代科学中最重要的方程组之一。它们是一组8个看起来十分艰深的方程式。世界上的每一位物理学家和工程师在研究生阶段学习掌握电磁学时都必须努力消化这些方程式。
随后,麦克斯韦向自己提出了具有决定性意义的问题:如果磁场可以转变为电场,并且反之亦然,那若它们被永远不断地相互转变会发生什么情况?麦克斯韦发现这些电—磁场会制造出一种波,与海洋波十分类似。令他吃惊的是,他计算了这些波的速度,发现那正是光的速度!在1864年发现这一事实后,他预言性地写道:“这一速度与光速如此接近,看来我们有充分的理由相信光本身是一种电磁干扰。”
这可能是人类历史上最伟大的发现之一。有史以来第一次,光的奥秘终于被揭开了。麦克斯韦突然意识到,从日出的光辉、落日的红焰、彩虹的绚丽色彩到天空中闪烁的星光,都可以用他匆匆写在一页纸上的波来描述。今天我们意识到整个电磁波谱——从电视天线、红外线、可见光、紫外线、X射线、微波和γ射线都只不过是麦克斯韦波,即振动的法拉第力场。根据爱因斯坦的相对论,光在路过强引力场时,光线会扭曲。