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光的论文研究

发布时间:2024-07-07 22:48:27

光的论文研究

光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的,所以客户信号一般是TDM的连续码流,如PDH、SDH等。随着计算机网络,特别是互联网的发展,数据信息的传送量越来越大,客户信号中基于分组交换的分组信号的比例逐步增加。分组信号与连续码流的特点完全不同,它具有随机性、突发性,因此如何传送这一类信号,就成为光通信技术要解决的重点。 另外,传送数据信号的光收发模块及设备系统与传统的传送连续码流的光收发模块及设备系统是有很大区别的。在接入网中,所实现的系统即为ATM-PON、EPON或GPON等。在核心网,实现IP等数据信号在光层(包括在波分复用系统)的直接承载,就是大家熟知的IP over Optical的技术。 由于SDH系统的良好特性及已有的大量资源,可充分利用原有的SDH系统来传送数据信号。起初只考虑了对ATM的承载,后来,通过SDH网络承载的数据信号的类型越来越多,例如FR、ATM、IP、10M-baseT、FE、GE、10GE、DDN、FDDI、Fiber Channel、FICON、ESCON等。 于是,人们提出了许多将IP等信号送进SDH虚容器VC的方法,起初是先将IP或Ethernet装进ATM,然后再映射进SDH传输,即IP/Ethernet over ATM,再over SDH。后来,又把中间过程省去,直接将IP或Ethernet送到SDH,如PPP、LAPS、SDL、GFP等,即IP over SDH、POS或EOS。 不断增加的信道容量 光通信系统能从PDH发展到SDH,从155Mb/s发展到10Gb/s,近来,40GB/s已实现商品化。同时,还正在探讨更大容量的系统,如160Gb/s(单波道)系统已在实验室研制开发成功,正在考虑为其制定标准。此外,利用波分复用等信道复用技术,还可以将系统容量进一步提高。目前32×10Gb/s(即320Gb/s)的DWDM系统已普遍应用,160×10Gb/s(即)的系统也投入了商用,实验室中超过10Tb/s的系统已在多家公司开发出来。光时分复用OTDM、孤子技术等已有很大进展。毫无疑问,这些对于骨干网的传输是非常有利的。 信号超长距离的传输 从宏观来说,对光纤传输的要求当然是传输距离越远越好,所有研究光纤通信技术的机构,都在这方面下了很大工夫。特别是在光纤放大器出现以后,这方面的记录接连不断。不仅每个跨距的长度不断增加,例如,由当初的20km、40km,最多为80km,增加到120km、160km。而且,总的无再生中继距离也在不断增加,如从600km左右增加到3000km、4000km。 从技术的角度看,光纤放大器其在拉曼光纤放大器的出现,为增大无再生中继距离创造了条件。同时,采用有利于长距离传送的线路编码,如RZ或CS-RZ码;采用FEC、EFEC或SFEC等技术提高接收灵敏度;用色散补偿和PMD补偿技术解决光通道代价和选用合适的光纤及光器件等措施,已经可以实现超过STM-64或基于10Gb/s的DWDM系统,4000km无电再生中继器的超长距离传输。 光传输与交换技术的融合 随着对光通信的需求由骨干网逐步向城域网转移,光传输逐渐靠近业务节点。在应用中人们觉得光通信仅仅作为一种传输手段尚未能完全适应城域网的需要。作为业务节点,比较靠近用户,特别对于数据业务的用户,希望光通信既能提供传输功能,又能提供多种业务的接入功能。这样的光通信技术实际上可以看作是传输与交换的融合。目前已广泛使用的基于SDH的多业务传送平台MSTP,就是一个典型的实例。 基于SDH的MSTP是指在SDH的平台上,同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入处理和传送,提供统一网管的多业务节点设备。实际上,有些MSTP设备除了提供上述业务外,还可以提供FR、FDDI、Fiber Channel、FICON、ESCON等众多类型的业务。 除了基于SDH的MSTP之外,还可以有基于WDM的MSTP。实际上是将WDM的每个波道分别用作各个业务的通道,即可以用透传的方式,也可以支持各种业务的接入处理,如在FE、GE等端口中嵌入以太网2层甚至3层交换功能等,使WDM系统不仅仅具有传送能力,而且具有业务提供能力。 进一步在光层网络中,将传输与交换功能相结合的结果,则导出了自动交换光网络ASON的概念。ASON除了原有的光传送平面和管理平面之外,还增加了控制平面,除了能实现原来光传送网的固定型连接(硬连接)外,在信令的控制下,还可以实现交换的连接(软连接)和混合连接。即除了传送功能外,还有交换功能。 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 近年来,随着互联网的迅猛发展,IP业务呈现爆炸式增长。预测表明,IP将承载包括语音、图像、数据等在内的多种业务,构成未来信息网络的基础;同时以WDM为核心、以智能化光网络(ION)为目标的光传送网进一步将控制信令引入光层,满足未来网络对多粒度信息交换的需求,提高资源利用率和组网应用的灵活性。因此如何构建能够有效支持IP业务的下一代光网络已成为人们广泛关注的热点之一。 对承载业务的光网络而言,下一步面临的主要问题不仅仅是要求超大容量和宽带接入等明显需求,还需要光层能够提供更高的智能性和在光节点上实现光交换,其目的是通过光层和IP层的适配与融合,建立一个经济高效、灵活扩展和支持业务QoS等的光网络,满足IP业务对信息传输与交换系统的要求。 智能化光网络吸取了IP网的智能化特点,在现有的光传送网上增加了一层控制平面,这层控制平面不仅用来为用户建立连接、提供服务和对底层网络进行控制,而且具有高可靠性、可扩展性和高有效性等突出特点,并支持不同的技术方案和不同的业务需求,代表了下一代光网络建设的发展方向。 研究表明,随着IP业务的爆发性增长,电信业和IT业正处于融合与冲突的“洗牌”阶段,新技术呼之欲出。尤其是随着软件控制(“软光”技术)的使用,使得今天的光网络将逐步演进为智能化的光网络,它允许运营者更加有效地自动配置业务和管理业务量,同时还将提供良好的恢复机制,以支持带有不同QoS需求的业务,从而使运营者可以建设并灵活管理的光网络,并开展一些新的应用,包括带宽租赁、波长业务、光层组网、光虚拟专用网(OVPN)等新业务。 综上所述,以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心,并面向IP互联网应用的光波技术已构成了今天的光纤通信研究热点,在未来的一段时间里,人们将继续研究和建设各种先进的光网络,并在验证有关新概念和新方案的同时,对下一代光传送网的关键技术进行更全面、更深入地研究。 从技术发展趋势角度来看,WDM技术将朝着更多的信道数、更高的信道速率和更密的信道间隔的方向发展。从应用角度看,光网络则朝着面向IP互联网、能融入更多业务、能进行灵活的资源配置和生存性更强的方向发展,尤其是为了与近期需求相适应,光通信技术在基本实现了超高速、长距离、大容量的传送功能的基础上,将朝着智能化的传送功能发展。打字不易,如满意,望采纳。

光分为人造光和自然光。我们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象,是因为眼睛接收物体发射、反射或散射的光。光与人类生活和社会实践有着密切的关系。 严格地说,光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由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光的微米到紫光的微米之间。波长在微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在微米以下到微米左右的称“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。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(1012~1015赫兹),也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。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90%以上通过眼睛…… 光就其本质而言是一种电磁波,覆盖着电磁频谱一个相当宽(从X射线到远红外)的范围,只是波长比普通无线电波更短。人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。 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,就象是一支无组织、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。 激光——光学的新天地 激光光束中,所有光子都是相互关联的,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。

关于光的本性问题很早就引起了人们的关注。微粒说1638年,法国数学家皮埃尔·伽森荻(Pierre Gassendi)提出物体是由大量坚硬粒子组成的。并在1660年出版的他所著的书中涉及到了他对于光的观点,也认为光也是由大量坚硬粒子组成的。牛顿随后对于伽森荻的这种观点进行研究,他根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于1675年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说很容易解释光的直进性和反射现象,因为粒子与光滑平面发生碰撞的反射定律与光的反射定律相同。然而微粒说在解释一束光射到两种介质分界面处会同时反射和折射,以及几束光交叉相遇后彼此毫不妨碍的继续向前传播等现象时,却发生了很大困难。波动说罗伯特·胡克在1685年发表的《显微术》一书中,认为光是一种振动,发光体的每一振动在介质中向各个方向传播。胡克初步建立了波面和波线的概念,并把波面的思想用于对光的折射和薄膜颜色的研究。惠更斯(Christian Huygens)著《论光》更明确地提出了光是一种波动的主张,他认为光是一种介质的运动,该运动从介质的一部分以有限速度依次地向其他部分传播,他把光的传播方式与声音在空气中的传播作比较。波动说很容易能够解释微粒说不能解释的两个问题。水波可以同时发生反射和折射,并且水波的反射和折射规律和光完全相同。湖面上的激烈水波能够自由的互相穿过,通过一个窗口能够同时听到窗外几个人讲话的声音,这些都是人们熟知的波的现象。然而,早期的波动说缺乏定量的数学严密性,也缺乏对波动特性的足够说明,仍然摆脱不了几何光学的观念。同时,惠更斯所提出的波动说是把光比作像“水波”一样的机械波,即机械波的传播需要依靠介质,而光却能在真空中(即无介质)传播。牛顿并不是在根本上否认光的波动性,事实上正是牛顿首先提出了光在本质上是一种周期过程的观点,他还多次提到光可能是一种振动并与声波作对比。然而从他的著作《光学》的其他部分来看,他还是倾向于光的微粒说。突出的例子是从光的微粒说出发,根据机械粒子遵守的力学规律来解释光的反射定律和折射定律,并得出了光密介质中的光速要大于光疏介质中的光速这一与事实不符的结论。英国物理学家托马斯·杨(1773年 – 1829年)用干涉实验证明了光的波动性由于牛顿在学术界有很高的声望,致使微粒说在其后的100多年里一直占着主导地位,而波动说却发展得很慢。同时,如果要证明光具有波动性,必须设法显示出光具有干涉现象,而干涉现象的产生必须得到两列相干光,然而要得到两列相干光在当时是很困难的。直到1801年英国物理学家托马斯·杨(Thomas Young)终于用干涉实验证明了光的波动性。详见杨氏双缝干涉实验电磁说到19世纪中期,光的波动性已经得到公认,然而当时人们只了解在介质中传播的机械波,认为光波也是一种机械波。而任何机械波的传播都依靠介质,光却能在真空中传播。从太阳和其他恒星所发出的光,是通过什么介质传播过来的呢?为了说明光传播的这个问题,人们便假设在宇宙空间中到处充满着一种特殊的物质,这种物质被称作以太,光便是通过“以太”来进行传播。为了解释光波的各种性质,对于“以太”这个概念又进一步提出了种种假设。譬如,“以太”的密度极小,却具有较大的弹性等。由于对“以太”性质种种假设间存在明显的矛盾,人们很难相信存在这种物质。而为证明“以太”存在的各种实验也都以失败而告终。1846年,法拉第发现在磁场的作用下,偏振光的振动面会发生改变。这一重要的发现,表明光和电磁现象间存在着某种联系,同时将人们的目光转移到了电磁现象来考虑。19世纪60年代,麦克斯韦在研究电磁场理论时预见了电磁波的存在。同时指出电磁波是一种横波,电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦通过电磁波与光波的相似性质,提出假设,认为光波是一种电磁波。20多年后,赫兹用实验证实了电磁波的存在,测得电磁波的传播速度的确与光速相同,同时电磁波也能够产生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象,从实验中证明了光是一种电磁波。光子说光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步。但是,还是在赫兹用实验证实光的电磁说的时候,就已经发现了光电效应这一现象,而这一发现也使光的电磁说遇到了无法克服的困难。1905年爱因斯坦提出光量子论,运用光子的概念解释了光电效应。

光分为人造光和自然光。我们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象,是因为眼睛接收物体发射、反射或散射的光。光与人类生活和社会实践有着密切的关系。严格地说,光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由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光的微米到紫光的微米之间。波长在微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在微米以下到微米左右的称“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。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(1012~1015赫兹),也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。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90%以上通过眼睛……光就其本质而言是一种电磁波,覆盖着电磁频谱一个相当宽(从X射线到远红外)的范围,只是波长比普通无线电波更短。人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。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,就象是一支无组织、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。激光——光学的新天地激光光束中,所有光子都是相互关联的,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。

关于光研究的论文

在城市化进程中,光污染已成为继大气污染、水污染、噪声污染、固体废弃物污染之后的一类新兴环境污染。我为大家整理的光污染科技论文,希望你们喜欢。

城市光污染相关问题

摘要:在城市化进程中,光污染已成为继大气污染、水污染、噪声污染、固体废弃物污染之后的一类新兴环境污染。虽然它的危害显而易见但目前还未列入环境污染防治范畴。随着光污染的危害愈演愈烈,光污染已引起科学家们的重视。针对城市光污染的现状分析其对人类的危害,立法情况,讨论应对措施十分重要。

关键词:城市光污染光污染对交通安全的影响 立法现状 解决对策

中图分类号:TU984文献标识码: A

前言:光污染通常是指过量的光辐射, 包括可见光、紫外与红外辐射对人体健康和人类生存环境造成的负面影响的总称。溢散光、反射光和眩光等在现代城市建筑中所产生的光都可以定义为光污染。(邵力刚,2006)

但是, 由于人们的忽略,我国许多城市不能合理利用灯光照明,有关光污染的研究还停留在光污染概念探讨阶段,没有构建城市光污染综合延缓体系。城市光污染防治是一个系统工程, 不仅涉及政府、企业和广大公众, 而且还需要从规划设计、行政监管、法律法规、技术创新、教育宣传等多层面来研究。

1光污染分类

国际上将光污染分为3 类:

1) 白亮污染:是指阳光照射强烈时, 城市里的玻璃幕墙等反射的光线, 眩眼白亮, 这称为白亮污染。

2) 人工白昼污染:指夜间的室外照明,如商场、酒店的照明等所造成的污染。

3) 彩光污染是指舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯以及闪烁的彩色光源即彩光污染。(王伟武,2008)

随着社会的发展,新型光污染层出不穷。光污染也不仅仅指对人生理心理产生不良影响的光害,也包括有害于环境和其它生物的光害现象,以及城市中杂乱的视觉环境污染。(代杨,2011)

2光污染的产生原因

光污染的社会化是现阶段的普遍问题,然而光污染的产生原因是因为点光源的大量应用。所以如何治理光污染可以从产生原因着手。

城市建设中的光污染原因

社会上为了使建筑物美观,过多使用玻璃墙,使得建筑”闪闪发亮”,但是墙壁反射的光线比阳光更加刺眼,给人的危害可想而知。据测定:白色的粉刷面反射系数为69%~80%、镜面玻璃反射系数为82%~88%,比毛面砖石外装修筑物反射系数大10 倍左右,这就大大超过人们生理上的适应范围。(黄小锦,2011)

刺眼的广告灯、河堤的夜景灯遍布城市的各个角落。夺目的广告灯、夜景灯等将夜空变成了白昼,星空的美景慢慢离人们远去。尤其是大型音乐喷泉的高射灯灯光过于强,像西安、凤县、汉中等地都设有这样的灯具。

路灯使用不当。过多的路灯使得路面灯光过强,有些路灯的位置不当造成人眼的盲区,导致车祸。

建筑工地上高亮度的大灯存在过多。建筑工地所用灯亮度太强,管理不当,影响居民休息。

人们生活的文化观念方面的原因

由于人们对光污染还不是特别了解,所以在人们的意识里并没有对光污染采取防范措施的观念。对于照明人们,人们更多的是关注灯光的美化效果。为了让居室看起来更加“富丽堂皇”,一些家庭选用颜色较亮的瓷砖装修,甚至在室内安装多个镜面、刷白粉墙等,以上这些都是产生光污染的原因。(郝欢,2011)

3光污染的危害与增长

光污染是继四大污染物之后的又一大污染源,并且这一污染源有可能成为21世纪直接影响人类身体健康的又一环境杀手。

光污染的危害

研究发现, 光污染使天文观测的“视力”下降, 误导飞机和候鸟的飞行, 影响视觉辨识, 产生眩光与过热。长时间在光污染环境下工作和生活的人视力急剧下降, 同时产生头昏、心烦、失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。光污染使数量巨大的城市昆虫和鸟类死于非命, 严重破坏了生态平衡。

光污染对人们健康的影响

刺眼眩目的灯光危害人的视觉功能、扰乱大脑神经的功能。孩子对光的刺激格外敏感,受到光的刺激时大脑会产生一系列不良反应。一些年轻父母,在孩子卧室装上长明灯,让孩子“亮睡”,这不仅不会助于孩子睡眠,而且会妨碍孩子钙质吸收,诱发近视甚至白血病等疾患。

光污染对人们生活的影响

光污染给居民生活带来麻烦。夏天玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内,增加室内温度,影响正常生活。

有些玻璃幕墙是半圆形的,反射光汇聚容易引起火灾。在德国柏林,1987年曾发生一场火灾,元凶就是对面高层玻璃幕墙产生的聚光。

光污染对生态的影响

光污染不仅危害人类健康,而且影响动植物的繁殖,造成数量巨大的城市昆虫死于非命。

大多数动物在晚上不喜欢强光照射,大多会选择黑暗时刻出来觅食,可是夜间室外照明产生的光往往打乱了动物生物钟的节律,通过破坏昆虫在夜间的正常繁殖从而破坏生态平衡。

光污染影响城市环境和气候。

城市照明中的人工白昼光污染,不仅耗电过多,而且消耗了大量的能源。全国很多地方依然实行拉闸限电的措施来控制用电,而多度的人工白昼却使得这些措施变得毫无意义。据统计,全球每年照明耗电约20 000亿度,生产这些电力产生的CO2 和SO2 等废弃物更是造成严重的污染,也加剧了城市的“热岛现象”。

光污染的增长

由于各国对光污染的状况尚没有精确测量和统计, 使得多达99%的人生活在光污染中还依然不知不觉。例如发达国家,德国光污染以每年6%的速度增长, 意大利和日本的增长率估计为10%和12%。近年来, 基于我国城市建筑和照明的大规模增长, 预计光污染增长速度不会低于发达国家,。

4光污染对驾驶安全的影响

光污染对驾驶安全性影响概述

光污染对驾驶安全性影响主要表现在昼光光污染中的白亮污染和夜光光污染中的彩光污染。白天,城市道路两侧建筑物的玻璃幕墙等如镜子般反射阳光,会在瞬间遮住司机的视野,使驾驶员感到头昏目眩,对驾驶员的视觉和心理产生强烈刺激,很容易造成意外交通事故。当夜幕降临时,城市道路两侧五彩缤纷的瀑布灯、广告灯、霓虹灯以及其它汽车灯等也会把驾驶员照得眼花缭乱,引起驾驶员错觉和视觉疲劳。

城市光污染对驾驶安全性影响评价就是建立在对道路光污染状况分析的基础上,通过安全性评价指标的建立对产生光污染的因素进行量化,运用安全性评价指标体系对道路光污染进行分析和评价,将定性的分析转化为定量的分析。根据评价结果判定道路关于光污染的安全等级,可以得出现有的管理措施是否能够满足安全行车的需要。如果不能达到要求,就需要针对在评价过程中所发现的光污染控制的薄弱环节制定相应的安全对策措施以改善状况,同时为相关部门光污染管理政策的提出和实施提供了理论支持。

城市中光污染是一个复杂的系统,由许多相互影响相互制约的因素构成。同时,由于没有法律约束,缺乏有效的管理。随着城市现代化的飞速发展,致使光污染对驾驶安全性的影响更加多样和复杂。

幕墙玻璃光污染已成为都市交通事故隐患

不少高层建筑为追求美观,外围多采用玻璃幕墙设计。但在阳光比较好的时候,玻璃反射太阳光,就造成了光污染。在济南一些路段的某些时间段,驾驶员能被强光刺得睁不开眼睛,行车安全受到影响。比如当建筑物的反射光十分强烈时,驾驶员和副驾驶座上的人都会产生了眩晕感,然后下意识地把头扭到一边,严重时,光污染会对司机造成眩光,导致短暂“失明”,几秒钟后,视觉才慢慢恢复。但这时如果汽车还在行驶,就很有可能发生交通事故。

适度的道路照明能够增加行人的安全感,放松人们的神经,提高交通安全。但是过度的或者不适当的道路照明则会带来眩光,引起眼部不适,影响行人和司机的视觉和情绪,进而损害人们的身心健康,增加交通事故发生率。

5我国光污染的立法现状

从司法实践和理论层面来看,现在人们普遍认为光污染在我国环境保护法领域尚属于立法空白点。但事实上,我国现行民事法律法规中已经具有了处理光污染案件的法律依据,只是民法中对光污染侵害的救济条款尚存在局限性,因此需进一步完善立法以及解决司法实践中具体实施的问题。

《中华人民共和国民法通则》(以下简称《民法通则》)的有关光污染规定《民法通则》第83条规定:“不动产的相邻各方,应当按照有利生产、方便生活、团结互助、公平合理的精神,正确处理截水、排水、通行、通风、采光等方面的相邻关系。给相邻各方造成妨碍或者损失的,应当停止侵害,排除妨碍,赔偿损失。”第124条规定:“违反国家保护环境、防止污染的规定,污染环境造成他人损害的,应当依法承担民事责任。”《民法通则》第83条是规范相邻关系的,虽未直接使用光污染一词,但立法应随着社会发展而完善,该条在列举了截水、排水、通行、通风、采光之后又加上的“等方面”的相邻关系。“采光”是相邻关系的一种,采光权作为一种传统的与财产所有权相关的民事权利,是指相邻各方有权获得生产、生活所必需的充足的光线,因此相邻各方应彼此给予对方方便,以实现各自的权利。光线不足虽然也能引起人们的各种不便,但它毕竟不是由于“人为向环境排入超过环境自净能力的物质或能量”,传统意义上的采光权遭破坏不能算是环境污染。因此有必要对传统民法中的采光权做扩大解释。

光污染侵害并不仅限于相邻的不动产之间,光污染可能因玻璃幕墙、抛光金属板、霓虹灯等建筑物附属物产生,也可能因车灯、探照灯、电焊等流动光线产生。前者由于建筑物为不动产,可采用相邻理论;后者因附属于动产则无法采用该理论。因而运用相邻权理论解决光污染侵害存在局限性。我国现行立法中对光污染侵害的法律适用仅有“相邻关系”的规定,针对造成光污染侵害的行为,受害人可根据邻地利用权的规定主张赔偿其损失(包括精神及人身损失)。鉴于光污染对人身心及精神的损害极大,立法中应赋予公民或法人提起光污染精神损害赔偿诉讼的权利。

6光污染的防治对策与建议

尽快制订我国防治光污染的标准和规范

在规划和建设城市建筑与照明时加入光污染防治内容;加强对建筑材料和照明产品的光污染控制和检测;建立光污染研究、评价和检测体系;学习环保发达国家建立光环境保护区(如黑天空公园)。颁布相关法律措施,减少夜景灯使用,对路灯的灯光强度进行具体规定,尽量减少盲区。厦门市也曾颁布条例“对周围环境会产生光照污染的玻璃幕墙,应采用低辐射率镀膜玻璃或非抛光金属板,不得采用镜面玻璃或抛光金属板等材料”。

宣传光污染的相关知识及其危害

在街头小巷及社区张贴海报,分期摆摊设点展示有关图片。也可以将其编入课本,将学生的知识观念加强,使其对父母产生二次影响。使其对室内灯具装饰谨慎选择,尽量减少对身体的影响。

技术改革

虽然现阶段没有规范技术可以根治光污染,但可以从以下方面规避光污染:例如尽量不用大面积的玻璃幕墙采光,减少污染源;多建绿地,实施绿化工程,改平面绿为立体绿化,大力植树种草,将反射光改为漫反射;是限定夜景照明时间,改造已有照明设施;采用新型节能照明技术;合理选择光源等(张淑琴,2008)

建立和健全监管机制

认真做好防治光污染监督与管理工作,通过相关规章制度做好照明工程的光污染审查、鉴定和验收工作,减少光污染。(邵力刚,2006)。以政府为主导建立监管体系, 从工程实施主体、工程参与客体、工程监管主体等方面构建光污染防控监管体系, 制定相应的管理和监控办法,达到减少光污染的目的。(王伟武,2008)

利用林木减少光污染

林木的作用有很多:减少地表径流风险、改善空气污染。同时,林木作为公路中的绿化带可以减少空气中的汽车尾气含量,形成阻隔避免相向而行的汽车之间的灯光干扰,减少交通事故。可以通过加大林木建设来减少光污染。(袁德华,2010)

结语

人们熟知水、气、声等环境污染,但却忽略对人体有害的光污染。目前,光污染的危害程度有逐渐加剧的趋势,所以每个人都要有自我保护意识。我们要从根源处杜绝“光污染”的发生。城市的建设应该以人为本,应该控制和扬弃干扰人类健康的建设。追求城市的现代化非一个“亮”字所能概括。正如罗马哲言云:“一座城市既然有了历史的光辉,就不必再用灯光来制造明亮。”

参考文献

[1] 邵力刚,刘蓓.城市光污染及其防治措施[J].灯与照明,2006,30(1):13-15.

[2] 王伟武,周贤宾. 城市光污染防控与减缓的综合对策体系[J].城市问题,2008(10):71-74.

[3] 代杨.城市光污染对驾驶安全性影响评价研究[J].环境保护科学,2012,38(3):87-90.

[4] 黄小锦. 光污染影响我们的生活[J].北方环境,2011,23(11):255-256.

[5] 郝欢,王红阳,夏强,任立,周妍.城市景观建筑光污染问题刍议[J].现代园艺,2011(17):13.

[6] 张淑琴,张彭.浅议光污染的危害与防护[J].内蒙古环境科学, 2008,20(1):100-102.

[7]袁德华. 树木:以低成本缓解城市污染[N].中国绿色时报,2010-7-12(3).

[8]杨建中.浅谈城市污染及其防治[J].前沿,1994(8):47-48.

城市中的光污染

摘要 文章首先针对目前广泛存在与城市环境中的光污染问题进行了分析,指出其来源以及对于环境和人类的影响,而后进一步根据分析得到的结论提出了治理光污染的若干方法和可行途径,对于城市中的光污染治理有着一定指导意义。

关键词 城市;光污染;治理;对策

科技的发展,在极力提升人们生活水平的同时,也在从多个侧面对人们的生活状态施加着各种各样的影响。尤其是在城市中,为了追求良好的照明效果以及装饰效果,各种光源以及镜面在城市中层出不穷,然而所有这些,在给人们的生活带来便捷和美感的同时,也给人们的生活以及健康带来了不利影响。光污染目前已经成为城市中重要的污染源之一,必须受到重视并加以治理。

1 光污染的来源与影响

就目前的状况看,所有违背人类生理与心理需求或有损于生理与心理健康的人工光源都属于光污染的范畴,主要包括眩光污染、射线污染、光泛滥、视单调、视屏蔽、频闪等多个方面。在现今社会中,光污染主要来源于如下几个方面:

首先是白亮污染。随着建筑科技的发展,城市美观越来越在建筑领域占据一席之地,玻璃以及陶瓷幕墙的种类层出不穷,随之而来的城市环境光污染也日趋严重。所谓白亮污染,就是城市建筑物中使用的各种具有反射特质的建筑材料对日光进行反射形成,经过反射的光线耀眼夺目,并且在城市中呈现出多角度特征,使得这种光污染充满于城市环境中。相关研究发现,长期处于此种环境之下,对于视网膜和虹膜都有着极大地损伤,视力将随之下降,并且白内障的发病率亦可增长到45%之多,同时白亮污染还能够造成人体亚健康状态,导致食欲下降、情绪低落、身体乏力等问题。除此以外,对于日光的反射还有可能造成室内温度变化,虽然处于特殊功能玻璃幕墙保护之下的建筑会呈现出一定的室内恒温特征,但是经过反射而进入室内的阳光会造成室内温度上升;而如果玻璃幕墙随着建筑物的设计呈现出一定弧度,还有可能造成太阳光的反射汇聚引发火灾;同时,玻璃幕墙对于光的反射作用,也常常会成为交通事故的罪魁祸首。

其次是人工白昼。这主要是指在夜间,人造光源将城市夜空照亮的现象。本来人造光源只会照亮地面附近景物,而照向天空的探照灯虽然在城市中相对不算密集,但因为城市大气中存在的大量粉尘和水蒸汽等悬浮微粒造成的光线漫射作用,使得整个城市夜空都被照亮,最终形成城市上空发亮的现象称作人工白昼。人工白昼对于人类并没有直接的危害,但是对于生物钟存在很大影响。不仅仅城市中生活的昆虫和鸟类的生物钟都会受到影响,就连人类的生物钟也会受到影响,总体而言对于整个生态环境都存在一定的不利影响。

最后是彩光污染。城市中无论是照明景观还是娱乐场所,都会重点考虑其观赏性而安装多种颜色的灯,这一类的灯具通常都由充满稀有气体的灯管来实现对于色泽的控制。但是此类灯发出的光线,其中不仅仅包括各种颜色的可见光,更可能包括一定成分不可见光,对于这一部分不可见光线,有可能存在对于人体有害的光成分。如果长时间收到这些彩光照射,轻则造成亚健康,出现恶心、呕吐、头晕以及失眠等症状,重则甚至有可能导致白血病、白内障、癌症以及其他中枢神经病变。

2 城市光污染治理

关于上文中提到的城市诸多光污染问题,有必要进行深入考察并且提出相应的改善方案。具体而言,可以才去的行动包括如下几个方面。

合理选择建筑材料

无论是室内还是室外建筑材料,其选用都是需要注意的关键问题。在对室外幕墙进行选用的过程中,除了需要考虑到建筑本身内部环境对于幕墙功能的需求以外,还应当注意建筑物本身所处的环境以及环境的需求。建筑处于城市环境中,其存在必然能会对城市环境造成一定的影响,对于光污染方面必须做出必要考虑。对于这一层面而言,一方面楼宇的设计人员应当对相应的环境做出必要考虑,合理选用幕墙;另一方面也应当积极发展幕墙材料,降低白亮污染。同时,对于室内建筑材料的选用,诸如瓷砖等材料,也应当适当进行考虑,避免在居室大面积使用,确保生活环境的合理营造。

注重夜间环境打造

虽然人工白昼对于人类的影响相对比较小,但是当城市中人工白昼的光污染达到一定程度时,窗帘以及百叶窗就无法做到有效遮蔽光源,从而对人体造成影响。在有光的环境下,人类无法进入深度睡眠状态,因此体内激素以及内脏工作都会受到影响,严重危害身体健康。对于这种问题,早有国际黑暗天空协会( International Dark-Sky Association)对城市问题进行关注。城市相关部门也应当积极采取措施,对城市中的人工白昼污染源进行控制,对于夜间照明光源进行登记核查,并且对探照灯严格控制。对于夜间照明以及装饰用电进行时段审核,在打造城市夜间环境的同时为节能做出适当考虑。

落实安全照明

首先需要对目前在使用的照明以及装饰用灯,尤其是彩灯进行核查,确保其安全性,并且对于可能存在健康隐患的灯具进行登记控制,在可能的情况下尽量设定相应的法律法规进行配合控制。此外,还应当积极发展替代的安全照明以及装饰灯具,确保彩光照明的安全。与此同时,应当尽量将光线状态进行量化,加强对于光强度的可控性以及依据。

3 结论

城市中的光污染问题,已经到了危害人类健康的地步,有鉴于此,必须对你其进行正视。对于光污染的治理,一方面需要政府积极出台相应政策进行纠正,另一方面还需要社会范围大力度的宣传,全民参与,才能取得良好的效果。

参考文献

[1]陈潇,何书喜.光污染对人眼视觉质量的影响[J].国际眼科杂志,2010,10(3).

[2]张丽娟.光污染的危害与防治[J].山西建筑,2004,30(12).

[3]霍海波,谭波.城市中的光污染及防护措施[J].科技信息,2009(10).

[4]王亚军.光污染及其防治.安全与环境学报,2004,4(1).

[5]梁红山.光污染对人体危害及预防.劳动医学,2001,18(4).

光的干涉应用的新进展 光的干涉无处而不在,如在日光照射下,肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例子。这仅在生活中光的干涉便随处可见,那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。光的干涉最要的前提条件就是:必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉最开始的意愿是为了测单色光的波长,然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉,普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体,让从物体上反射的光进入镜头,在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。一、全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光(是良好的相干光)作光源。全息照相的原理如图所示,激光束被分成两部分:一部分射向被摄物体,另一部分射向反射镜(这束光叫参考光束)。从物体上反射出来的光(叫做物光束)具有不同的振幅和相位,物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上,两束光发生干涉,在感光片上产生明暗的干涉条纹,感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度,干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。 从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像,为了现出物体的像,必须用激光束(参考光束)去照射全息照片,当参考光束通过全息照片时,便复现出物光束的全部信息,于是就能看到物体的像。二、光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的应用1.光学千涉生物传感器系统的设置(1)光学干涉生物传感器的硬件构成 (2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用(1)酶标记的表面抗原一表面抗体相互作用(2)寡核昔酸分子杂交实验(3) L一天冬酞胺酶B细胞表位的筛选(4)不同细胞与固定化凝集素的相互作用三、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1.光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上,限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关,而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此,开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。 2.极紫外光刻(EUVL)极紫外光刻用波长为10-14纳米的极紫外光作 光源。虽然该技术最初被称为软X射线光刻,但实际上更类似于光学光刻。所不同的是由于在材料中的强烈吸收,其光学系统必须采用反射形式。如果EUVL得到应用,它甚至可能解决2012年的微米及以后的问题,对此发展应予以足够重视。总的来说,随着科学技术的迅速发展,在科学和技术领域中人们不断地利着光的干涉原理解决了许多复杂的实际问题。让我们更加深刻的认识光的干涉现象,以便日后更好的利用光的干涉知识解决生产及生活中的问题

关于光的本性问题很早就引起了人们的关注。微粒说1638年,法国数学家皮埃尔·伽森荻(Pierre Gassendi)提出物体是由大量坚硬粒子组成的。并在1660年出版的他所著的书中涉及到了他对于光的观点,也认为光也是由大量坚硬粒子组成的。牛顿随后对于伽森荻的这种观点进行研究,他根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于1675年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说很容易解释光的直进性和反射现象,因为粒子与光滑平面发生碰撞的反射定律与光的反射定律相同。然而微粒说在解释一束光射到两种介质分界面处会同时反射和折射,以及几束光交叉相遇后彼此毫不妨碍的继续向前传播等现象时,却发生了很大困难。波动说罗伯特·胡克在1685年发表的《显微术》一书中,认为光是一种振动,发光体的每一振动在介质中向各个方向传播。胡克初步建立了波面和波线的概念,并把波面的思想用于对光的折射和薄膜颜色的研究。惠更斯(Christian Huygens)著《论光》更明确地提出了光是一种波动的主张,他认为光是一种介质的运动,该运动从介质的一部分以有限速度依次地向其他部分传播,他把光的传播方式与声音在空气中的传播作比较。波动说很容易能够解释微粒说不能解释的两个问题。水波可以同时发生反射和折射,并且水波的反射和折射规律和光完全相同。湖面上的激烈水波能够自由的互相穿过,通过一个窗口能够同时听到窗外几个人讲话的声音,这些都是人们熟知的波的现象。然而,早期的波动说缺乏定量的数学严密性,也缺乏对波动特性的足够说明,仍然摆脱不了几何光学的观念。同时,惠更斯所提出的波动说是把光比作像“水波”一样的机械波,即机械波的传播需要依靠介质,而光却能在真空中(即无介质)传播。牛顿并不是在根本上否认光的波动性,事实上正是牛顿首先提出了光在本质上是一种周期过程的观点,他还多次提到光可能是一种振动并与声波作对比。然而从他的著作《光学》的其他部分来看,他还是倾向于光的微粒说。突出的例子是从光的微粒说出发,根据机械粒子遵守的力学规律来解释光的反射定律和折射定律,并得出了光密介质中的光速要大于光疏介质中的光速这一与事实不符的结论。英国物理学家托马斯·杨(1773年 – 1829年)用干涉实验证明了光的波动性由于牛顿在学术界有很高的声望,致使微粒说在其后的100多年里一直占着主导地位,而波动说却发展得很慢。同时,如果要证明光具有波动性,必须设法显示出光具有干涉现象,而干涉现象的产生必须得到两列相干光,然而要得到两列相干光在当时是很困难的。直到1801年英国物理学家托马斯·杨(Thomas Young)终于用干涉实验证明了光的波动性。详见杨氏双缝干涉实验电磁说到19世纪中期,光的波动性已经得到公认,然而当时人们只了解在介质中传播的机械波,认为光波也是一种机械波。而任何机械波的传播都依靠介质,光却能在真空中传播。从太阳和其他恒星所发出的光,是通过什么介质传播过来的呢?为了说明光传播的这个问题,人们便假设在宇宙空间中到处充满着一种特殊的物质,这种物质被称作以太,光便是通过“以太”来进行传播。为了解释光波的各种性质,对于“以太”这个概念又进一步提出了种种假设。譬如,“以太”的密度极小,却具有较大的弹性等。由于对“以太”性质种种假设间存在明显的矛盾,人们很难相信存在这种物质。而为证明“以太”存在的各种实验也都以失败而告终。1846年,法拉第发现在磁场的作用下,偏振光的振动面会发生改变。这一重要的发现,表明光和电磁现象间存在着某种联系,同时将人们的目光转移到了电磁现象来考虑。19世纪60年代,麦克斯韦在研究电磁场理论时预见了电磁波的存在。同时指出电磁波是一种横波,电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦通过电磁波与光波的相似性质,提出假设,认为光波是一种电磁波。20多年后,赫兹用实验证实了电磁波的存在,测得电磁波的传播速度的确与光速相同,同时电磁波也能够产生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象,从实验中证明了光是一种电磁波。光子说光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步。但是,还是在赫兹用实验证实光的电磁说的时候,就已经发现了光电效应这一现象,而这一发现也使光的电磁说遇到了无法克服的困难。1905年爱因斯坦提出光量子论,运用光子的概念解释了光电效应。

光的偏振研究论文

光的偏振是光的波动性的又一例证。光的频率、相位和偏振都是标定光特性的物理量,利用这些物理量,可以加载有用的信息,实现通信、存储、计算等

课 题 偏振光现象的研究1.观察光的偏振现象,掌握产生与检验偏振光的条件和方法;教 学 目 的 2.测量布儒斯特角;3.验证马吕斯定律。重 难 点 1.激光器与光具组的共轴调节;2.布儒斯特角的测定。 教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合。 学 时 3个学时一、前言 光的偏振是指光的振动方向与光的传播方向的不对称性.偏振现象是证明光为横波的最有力的证据,在科学上具有极其重要的意义。它不但丰富了光的波动说的内容,而且具有重要的应用价值。 自然光是各方向的振幅相同的光,对自然光而言,它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向,没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上,则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是在垂直于传播方向的平面内,光矢量只沿一个固定方向振动.起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件;检偏器是用于鉴别光的偏振状态的器件。 二、实验仪器 He-Ne激光器,光具座,光靶,光学测角台,偏振片,黑玻璃镜,1/2波片,1/4波片,白屏,光功率计等三、实验原理1.光的偏振性 光波是波长较短的电磁波,电磁波是横波,光波中的电矢量与波的传播方向垂直。光的偏振观象清楚地显示了光的横波性。光大体上有五种偏振态,即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。而线偏振光和圆偏振光又可看作椭圆偏振光的特例。(1)自然光 光是由光源中大量原子或分子发出的。普通光源中各个原子发出的光的波列不仅初相彼此不相关,而且光振动方向也是彼此不相关的,呈随机分布。在垂直于光传播方向的平面内,沿各个方向振动的光矢量都有。平均说来,光矢量具有轴对称而且均匀的分布,各方向光振动的振幅相同,各个振动之间没有固定的相联系,这种光称为自然光或非偏振光(见下图)。  我们设想把每个波列的光矢量都沿任意取定的x轴和y轴分解,由于各波列的光矢量的相和振动方向都是无规则分布的,将所有波列光矢量的x分量和y分量分别叠加起来,得到的总光矢量的分量Ex和Ey之间没有固定的相关系,因而它们之间是不相干的。同时Ex和Ey的振幅是相等的,即Ax=Ay。这样,我们可以把自然光分解为两束等幅的、振动方向互相垂直的、不相干的线偏振光。这就是自然光的线偏振表示,如下图(a)所示。分解的两束线偏振光具有相等的强度Ix=Iy,又因 自然光强度I=Ix+Iy  所以每束线偏振光的强度是自然光强度的1/2,即 通常用图(b)的图示法表示自然光。图中用短线和点分别表示在纸面内和垂直于纸面的光振动,点和短线交替均匀画出,表示光矢量对称而均匀的分布。(2)线偏振光  光矢量只沿一个固定的方向振动时,这种光称为线偏振光,又称为平面偏振光。光矢量的方向和光的传播方向所构成的平面称为振动面,如图(a)所示。线偏振光的振动面是固定不动的,图(b)所示是线偏振光的表示方法,图中短竖线表示光振动在纸面内,点表示光振动垂直于纸面。(3)部分偏振光 这是介于线偏振光与自然光之间的一种偏振光,在垂直于这种光的传播方向的平面内,各方向的光振动都有,但它们的振幅不相等,如图(a)所示。这种部分偏振光用数目不等的点和短线表示。在图(b)中,上图表示在纸面内的光振动较强,下图表示垂直纸面的光振动较强。要注意,这种偏振光各方向的光矢量之间也没有固定的相的关系。(4)圆偏振光和椭圆偏振光  这两种光的特点是在垂直于光的传播方向的平面内,光矢量按一定频率旋转(左旋或右旋)。如果光矢量端点轨迹是一个圆,这种光叫圆偏振光(见图(a))。如果光矢量端点轨迹是一个椭圆,这种光叫椭圆偏振光(见图(b))。2. 布儒斯特角 当光从折射率为n1的介质(例如空气)入射到折射率为n2的介质(例如玻璃)交界面,而入射角又满足时,反射光即成完全偏振光,其振动面垂直于入射面。iB称布儒斯特角,上式即布儒斯特定律。显然,θB角的大小因相关物质折射率大小而异。若n1表示的是空气折射率,(数值近似等于1)上式可写成3.马吕斯定律 如果光源中的任一波列(用振动平面E表示)投射在起偏器P上(如下图),只有相当于它的成份之一的Ey(平行于光轴方向的矢量)能够通过,另一成份Ex(=E cosθ)则被吸收。与此类似,若投射在检偏器A上的线偏振光的振幅为E0,则透过A的振幅为E0 cosθ(这里θ是P与A偏振化方向之间的夹角)。由于光强与振幅的平方成正比,可知透射光强I随θ而变化的关系为这就是马吕斯定律。4.波片 若使线偏振光垂直入射一透光面平行于光轴,厚度为d的晶片,此光因晶片的各向异性而分裂成遵从折射定律的寻常光(o光)和不遵从折射定律的非常光(e光)。因o光和e光在晶体中这两个相互垂直的振动方向有不同的光速,分别称做快轴和慢轴。设入射光振幅为A,振动方向与光轴夹角为θ,入射晶面后o光和e光振幅分别为Asin θ和Acos θ,出射后相位差式中λ0是光在真空中的波长,no和ne分别是o光和e光的折射率。这种能使相互垂直振动的平面偏振光产生一定相位差的晶片就叫做波片。 如果以平行于波片光轴方向为x坐标,,垂直于光轴方向为y坐标出射的o光和e光可用两个简谐振动方程式表示:该两式的合振动方程式可写成一般说来,这是一个椭圆方程,代表椭圆偏振光。但是当 (k=1、2、3…)或 (k=0、1、2…)时,合振动变成振动方向不同的线偏振光。后一种情况,晶片厚度可使o光和e光产生(2k+1)λ/2的光程差,这样的晶片称做半波片,而当 (k=1、2、3…)时,合振动方程化为正椭圆方程这时晶片厚度,称做1/4波片。它能使线偏振光改变偏振态,变成椭圆偏振光。但是当入射光振动面与波片光轴夹角θ=45°时,Ae=Ao,合振动方程可写成 即获得圆偏振光。四、实验内容与步骤1.布儒斯特角的测定 在光具座上,由氦氖激光器发出的光束擦盘直接入射到立在光学测角台直径上的黑玻璃镜面,先转动测角台,使反射光束原路返回,由此定出入射光束的零度方位,利用滑动座的升降微调装置适当降低角度盘,然后再从入射角为10°~85°范围内寻找反射光束通过检偏器后,光强变到最小(甚至为零)时的角度(器件布置示如下图,也可直接用白屏观察)。这里的检偏器是一个能在支架上转动的偏振片,支架锁紧在测角台的转臂上。用检偏器检查任一反射光束,都是偏振光,在改变入射角的过程中,检偏器透振轴指向水平方向(为什么?)。为了更准确的测量,可以选取48°~64°角的入射角范围,根据消光位置找出布儒斯特角。测量5次,取平均值,将数据填入表(一)。2.马吕斯定律的验证 如果光源中的任一波列(用振动平面E表示)投射在起偏器P上,只有相当于它的成分之一的(平行于光轴方向的矢量)能够通过,另一成分则被吸收。若投射在检偏器A上的线偏振光的振幅为E0,则透过A的振幅为(这里 是P与A偏振方向之间的夹角)。由于光强与振幅的平方成正比,所以透射光强I随而变化的关系为 这就是马吕斯定律。 实验内容:让激光束垂直通过起偏器成为偏振光,用检偏器检查时,使两个偏振器的透振方向的夹角在从0°转动一周的过程中,用连接光电流放大器的光电探头测量透射光强的相对值I,每10°读取一次数据。将数据填入表(二),然后画出I-关系曲线,或将实验数据输入计算机打印出关系曲线。3.分析半波片的作用(选做) 在由布儒斯特窗和偏振棱镜联合组成的起偏器D和检偏器A之间加入半波片H,并使其绕水平轴转动360°,观察屏幕上发生消光现象的次数;然后使起偏器的偏振面与检偏器的光轴正交,加入半波片后,将它转到消光位置,再分别转动15°,30°,45°,60°,75°和90°,相应记录每次将A逐次转到消光位置所需转动的角度,根据实验数据分析半波片的作用。将数据填入表(三)中,并作解释。4.分析1/4波片的作用(选做) 先使线偏振光的偏振面P与检偏器A的光轴正交(这时通过A的光强显示最小),然后在两个偏振棱镜之间加入1/4波片Q,并转动Q,直到通过A的光强恢复到最小。从此位置每当Q转动15°,30°,45°,60°,75°和90°时,都将A转动360°,将数据填入表(四)中,并作解释。五、数据表格及数据处理1. θB的测定表 (一)θB1 θB2 θB3 θB4 θ° ° ° ° °θB平均值=°不确定度的计算:2. 马吕斯定律的验证表 (二) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120°I 758 670 558 450 300 171 67 22 12 45 132 248130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250°380 515 640 737 794 803 777 720 602 470 322 186 85260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350° 360°19 11 38 118 239 377 501 640 718 775 793画出I-关系曲线3. 分析半波片的作用表 (三)λ/2波片转动角度 15° 30° 45° 60° 75° 90°检偏器转动角 4.分析1/4波片的作用表 (四)λ/4波片转动角度 15° 30° 45° 60° 75° 90°检偏器转动360°过程中看到的现象 六、注意事项 1、保护光学元件的光学表面,不得触摸光学元件的光学表面。 2、激光管两端的高压引线头是裸露的,且激光电源空载输出电压高达数千伏,要警惕误触。 3、激光束光强极高,切勿用眼睛对视,防止视网膜遭永久性损伤。七、思考题 1、有四束光,它们的偏振态分别是:线偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光和自然光,怎样鉴别它们?答:用一块检偏振器分别对四束光迎光旋转检验,当检偏振器旋转一周,发现出射光强两个方位最大,两个方位为零时,该光就是线偏振光;出射光强两个方位最大,两个方位变小时,该光即是椭圆偏振光;当出射光强不变时为圆偏振光和自然光.然后再区别圆偏振光和自然光.将这两束光分别通过l/4波片.通过l/4波片后,自然光还是自然光,用旋转的检偏振器检验,仍然光强不变;而圆偏振光通过l/4波片后变为线偏振光,用检偏振器检验,出现两次最大,两次零光强. 2. 三块外形相同的偏振片、1/2波片、1/4波片被弄混了,能否把它们区分开来?需要借助什么工具?答:用实验室中的光滑桌面(或玻璃板面)反射钠光,透过三块未知的偏振器件观看反射的钠光,在此过程中,一边旋转偏振器件,一边改变反射光方向,三块偏振器件中必有一块出现"两明两零"的现象,它就是偏振片.此时,钠光的入射角就是布儒斯特角,反射光是振动面垂直于入射面的线偏振光.另两块是波片,无论怎样旋转它,无论怎样改变反射光线的方向,光强都不发生变化.现在有了一块偏振片,还有已知振动方向的线偏振光.将两块波片分别迎着线偏振光旋转,用偏振片检验出射光强的变化.如果不管在什么方位,总是出现"两明两零"的现象,这块波片一定是l/2波片,因为线偏振光经过l/2波片后仍然是线偏振光.而线偏振光通过l/4波片,仅在线偏振光的振动方向平行(或垂直)l/4波片晶轴的情况下,才会出射线偏振光.在线偏振光振动方向与晶轴成450角时,出射圆偏振光,一般情况下出射椭圆偏振光. 3、用怎样的措施获得圆偏振光? 答:让自然光通过起偏镜,得到振动方向平行于起偏镜透振方向的线偏振光.再让线偏振光通过一块1 /4波片,波片晶轴z与线偏振光振动方向成45度角,自l/4波片出射的就是圆偏振光.选取l/4波片使分解的o光和e光有±π/2的相位差,光轴z与入射线偏振光振动方向45度的夹角,可使分解的o光和e光有相等振幅.八、教学后记 一定要对学生强调激光器切不可用眼睛直视,以免出现人生伤害事故;本实验要测量的数据较多,实验的实际操作比较繁琐,因而学生感到完成实验有一定难度,因此在授课中强调学生一定要耐心;实验中要让学生在出现故障时,学会排除故障,并且能够自己动手解决问题,培养学生的动手能力。 执笔人:陈晨

1.定义2.偏振不良作用 通信中引起的色散 ... 3.消除偏振的影响 保偏光纤 光子晶体光纤的保偏4. 偏振的应用 测折射率 测厚度 ......上期刊网搜搜 论文多得是

光本性的研究论文

文章摘要:对于光的本性的认识,几个世纪以来始终存在着激烈的争论,光的波粒二象性是两种学说相互妥协的结果。在解释一些现象如干涉和衍射时,人们就用波动说去解释,而对另一些现象如光电效应就用微粒说去说明。这种既是微粒又是波的存在在观念上确实叫人们不容易接受,其原因是到现在为止还没有一种理论能很好地把波动和微粒统一在一个模式下。本文正是从这样一种出发点来探讨光的本性。假设有一个光源S1,在S1前放置一块屏幕,从S1发出的光(光子)会将整个屏幕均匀的照亮。我们知道,屏幕的亮度是与落在屏幕上面的光子数的多少有关的。严格地说,屏幕的亮度是以垂直于屏幕的光线与屏幕的交点为中心向四周逐渐变暗的。但这种变化决不是几率问题。证明如下:把S1放在一个半径为R1的球的中心,假设S1在单位时间里发射出N个光子,则单位球面积上所接受的光子数等于光子数N除以球的总面积4πR12,如果把球的半径由R1变为R2(R2>R1),则在单位球面积上所接受的光子数就变为N除以4πR22,由于R2大于R1,所以半径为R1的球在单位球面积上接受的光子数大于R2球单位面积上的光子数。这就是为什么屏幕上的亮度是由明到暗逐渐变化的原因。当屏幕距光源的距离很大且屏幕的面积又很小时,就可以近似的认为屏幕上的光子是均匀分布的。

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弯道中蕴含着超越的机遇,超越中拥有着勇敢的情怀——题记

“超越梦想一起飞,你我需要真心面对。”一首《超越梦想》唱出了无数人敢于超越自我、超越梦想的激情。的确,超越中暗含着危险,超越需要十足的勇气,但是没有超越就没有可能到达一个崭新的高度。

当你面对挑战时,是勇敢向前还是畏惧不前;当你面对机遇时,是果断超越还是左右迟疑;当你面对困难时,是勇于超越还是害怕退缩。为了让我们的生命更加精彩,为了让生命去回味这一刻,去铭记这一回,我们应果断选择前者。

抓住弯道,勇于超越。这一点,鲁迅做到了。面对黑暗的旧中国。面对内心早已渐渐麻木的中国人,他毅然弃医从文,要从心灵上去拯救那些已病的中国人,他平静如水,内心却波涛汹涌。他用锋利的笔尖刺穿了统治者的心脏。他已超越了自我,他将自己高大而又严肃的形象树立在了无数中国人民的心中。

抓住弯道,勇于超越。这一点,贝多芬做到了。面对自己的双耳失聪,面对自己贫寒的家境,他并没有因畏惧而放弃音乐,而是怒吼着:“我要扼住命运的咽喉。”他利用一根木棒通过牙咬来感受音律的震动。他谱出了流传至今并令人振奋的乐曲《命运》。他不放弃任何可以作曲的机遇,战胜了失聪,超越了自我,在音乐史上留下了辉煌的一笔。

抓住弯道,勇于超越。这一点,刘翔做到了。虽然刘翔在北京奥运会上遗憾退赛,但他在雅典奥运会上的精彩表现令世界所赞叹。他抓住了机遇,这不仅仅是他个人的超越,更是全中国乃至黄种人的超越。世界会永远记住这个在奥运跨栏项目上夺冠的黄种人。

抓住弯道,勇于超越。能够准确把握并且勇于超越的人们都是可敬的、勇敢的。历史上有所成就的人们在面对机遇时无不准确地把握,勇于超越,挑战极限,而我们也应做到如此。

面对弯道,勇敢超越。我们的生命才能更加精彩,同样我们的梦想才能展翅翱翔。

【满分赏析】 这篇记叙文虽然并无过多的出彩之处,但中规中矩的笔墨,值得广大考生借鉴。从形式上看,下笔有题记,笔墨引人;开篇用歌词切入,可谓新颖。从论据上看,不论是鲁迅的经历,贝多芬的故事,还是刘翔的机遇与遗憾,均是信手拈来,内容充实。从语言上看,准确凝练,充分展现文章气质。

有这样一个故事:宋国有个富人,由于下雨他家的墙被淋倒。他儿子和邻居的一位老者都说:不修好一定会有人来偷窃。晚上家里果然来了小偷。富人觉得他儿子很聪明,却认为老者是小偷。大概你也认同富人的说法,但若仔细一想便知不妥,亲近的感情会影响理智的认识,所以请擦亮你的理智的双眼。

听罢这则材料,我们会有这样的疑问:倘若告诉富人将有小偷来时的人和富人没有任何亲缘关系,那么富人恐怕会怀疑他俩,因为他们都和富人没任何关系。所以说富人的判断并非是理智的,而是受到世俗情感的影响,所以说生活中我们认识事物时或多或少会受到感情的影响。

然而并非所有人都会被感情遮住理智的目光。一代清官包青天,在审理自己侄儿包勉的案子时,完全排除了个人的感情,丝毫没有受到情感的影响。用他的话说就是:公堂之上无父子。就因为此,他才被后世之人连连称颂。

19世纪伟大的物理学家牛顿,是力学系统的创始人,而在当时人们正在研究光的本性,学术界有两种说法,一种是认为光具有粒子性,它是由无数看不见的微粒组成的;而另一种是说光只具有波动性。当时两派各举出了例子和实验来证明了自己的观点。但由于牛顿支持粒子说,反对波动说,所以人们也就认为光只具有粒子性。从而使光的波动说发展很缓慢,直到20世纪初才被人们所接受。

现代着名物理学家史蒂芬·霍金,在研究黑洞问题时,曾收到他的导师的信,说黑洞是不会向外辐射能量的,劝他放弃这方面的研究,但霍金并没有被感情蒙蔽,依然坚持认为黑洞会向外辐射能量。最终他因此获得了" 原子物理之父" 的光荣称号。 我们的世界是一个充满情感的世界,我们在认识事物的本质和探索世界的过程中都会不同程度地受到情感的干扰,因此我们要以" 举世浑浊我独清,众人皆醉而我独醒" 的高尚情操来拨开情感蒙蔽的双眸,用客观的、理智的、公平的态度来认识它。 " 情感" 犹如眼前的一片乌云,拨开它我们会发现蓝天、绿水„„

【 解析 】任何观点都需要事实的支持,但并非任何事实都能支持某些观点。本文作者所选取的作为论据的事实相当恰切精致,像三根栋梁,成功地构建起了理论的大厦:拨开感情迷雾,把握理性光彩。这三个事例也各具特色而又相互补充,包青天以理性的头脑来评判纷繁复杂的谜案,声称" 公堂之上无父子" ,是古之典范,也是中国伦理血缘超越的成功范例;史蒂芬·霍金坚持自己的判断而避免老师的误导从而取得巨大成就,是今之楷模,也是外国理性光彩的闪烁,牛顿的例子则从反面论证了本文的论点,这二正一反,非常具有说服力。

人类与其它动物不同的一个地方是,人类有自己独特的语言。语言为人类彼此间的沟通架起了一座桥梁,通过这座桥梁,我们才能了解彼此的需要,感受彼此的心情,分享彼此的悲喜。

语言,有时是化解误会的良药。赵国的大将廉颇妒忌被赵王器重的蔺相如,扬言要使他难堪,而蔺相如却处处避免与之发生冲突,众人不解,蔺相如的一句“先国家之急而后私仇”道出了他的用意。这句话亦使廉颇瞬间消除了对蔺相如的偏见,他负荆请罪,最终与蔺相如成为刎颈之交。蔺相如的那句掷地有声的话化成了一座桥梁,使两位大臣的心得到沟通,使廉颇了解到蔺相如高尚的人格。可见,语言,是信息的载体,通过语言,许多误会得以消除,不少心灵的隔阂能被冲破。

语言,是传递关爱与理解的信鸽。现代社会许多家长常抱怨孩子老是以自我为中心,总是不听自己的话,许多孩子也埋怨家长老是不理解自己,总是束缚着自己。这种状况发生的原因有很多,但最主要的一点是家长与孩子之间的沟通太少。有的家长什么事都不让孩子做,只要求孩子好好读书,不要分心,这不能算是关爱。真正的关爱应该是建立在相互理解的基础上。有一些家庭会每天腾出一些时间来,让一家人能够说出各自内心所想的和所希望的。父母仔细聆听儿女的心声,儿女默默记住父母的教诲和期望。彼此的了解促进了彼此的沟通。语言就像信鸽一样,把一方的心声传送到另一方,从而理解得以建立。家长与孩子之间的理解,令家长找到表达关爱的最佳方式,亦令孩子体恤家长,懂得该如何报答父母。彼此的语言交流,令沟通与理解的大门敞开。

语言上的交流如果不得当,就会造成沟通上的误解。冯妇葬身火海的寓言,发人深省,如果语言表达准确,这种悲剧完全可以避免发生。因此,学好语言的表达,对沟通是大有裨益的,架好语言这座沟通的桥梁,我们才能够更好地彼此理解。 有了语言,沟通才会变得顺畅;有了语言,沟通才会如此多姿多彩。

【评析】

这篇作文得分情况为:内容24分表达23分发展等级10分,总分57分。从内容上看,本文紧扣“语言与沟通”的关系展开议论,切合题意,中心突出。先提出中心论点,然后从“语言有时是化解误会的良药”“语言是传递关爱与理解的信鸽”“语言上的交流如果不得当,就会造成沟通上的误解”三个方面展开了论述。蔺相如、冯妇一个正例,一个反例,相互映衬,对比鲜明。家长与孩子沟通的事例,既富有生活气息,又使感情显得真挚。从表达上看,本文符合议论文的表达要求,采用了“总—分—总”的行文思路,条分缕析,结构严谨,语言流畅。从发展等级上看,本文能透过现象深入本质,称得上是一篇认识深刻的议论文。

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光的波粒二象性 光的波粒二象性科学家发现光既能像波浪一样向前传播,有时又表现出粒子的特征。因此我们称光有“波粒二象性”目录光的波粒二象性简介光的波动说与微粒说之争笛卡儿提出的两点假说格里马第发现了光的衍射现象胡克提出了“光是以太的一种纵向波”牛顿用微粒说阐述了光的颜色理论惠更斯提出了波动学说比较完整的理论牛顿的微粒学说逐步的建立起来光的偏振现象和偏振定律的发现菲涅耳与阿拉戈建立了光波的横向传播理论新的波动学说牢固的建立起来爱因斯坦因光的波粒二象性获诺贝尔物理学奖以光的波粒二象性告终光的波粒二象性简介 光的波动说与微粒说之争 笛卡儿提出的两点假说 格里马第发现了光的衍射现象 胡克提出了“光是以太的一种纵向波” 牛顿用微粒说阐述了光的颜色理论 惠更斯提出了波动学说比较完整的理论 牛顿的微粒学说逐步的建立起来 光的偏振现象和偏振定律的发现 菲涅耳与阿拉戈建立了光波的横向传播理论 新的波动学说牢固的建立起来 爱因斯坦因光的波粒二象性获诺贝尔物理学奖 以光的波粒二象性告终展开编辑本段光的波粒二象性简介光一直被认为是最小的物质,虽然它是个最特殊的物质,但可以说探索光的本性也就等于探索物质的本性。历史上,整个物理学正是围绕着物质究竟是波还是粒子而展开的。 光学的任务是研究光的本性,光的辐射、传播和接收的规律;光和其他物质的相互作用(如物质对光的吸收、散射、光的机械作用和光的热、电、化学、生理效应等)以及光学在科学技术等方面的应用。先熟悉一下有关光的基本知识。 光的波粒二象性简单说就是光既具有波动特性,又具有粒子特性编辑本段光的波动说与微粒说之争笛卡儿提出的两点假说在人们对物理光学的研究过程中,光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。关于光的本性问题,笛卡儿在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说。一种假说认为,光是类似于微粒的一种物质;另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。虽然笛卡儿更强调媒介对光的影响和作用,但他的这两种假说已经为后来的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。格里马第发现了光的衍射现象十七世纪中期,物理光学有了进一步的发展。1655年,意大利波仑亚大学的数学教授格里马第在观测放在光束中的小棍子的影子时,首先发现了光的衍射现象。据此他推想光可能是与水波类似的一种流体。 格里马第设计了一个实验:让一束光穿过一个小孔,让这束光穿过小孔后照到暗室里的一个屏幕上。他发现光线通过小孔后的光影明显变宽了。格里马第进行了进一步的实验,他让一束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上,这时得到了有明暗条纹的图像。他认为这种现象与水波十分相像,从而得出结论:光是一种能够作波浪式运动的流体,光的不同颜色是波动频率不同的结果。格里马第第一个提出了“光的衍射”这一概念,是光的波动学说最早的倡导者。波义耳提出了物体的颜色光照射在物体上产生的效果1663年,英国科学家波义耳提出了物体的颜色不是物体本身的性质,而是光照射在物体上产生的效果。他第一次记载了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹。这一发现与格里马第的说法有不谋而合之处,为后来的研究奠定了基础。胡克提出了“光是以太的一种纵向波”不久后,英国物理学家胡克重复了格里马第的试验,并通过对肥皂泡膜的颜色的观察提出了“光是以太的一种纵向波”的假说。根据这一假说,胡克也认为光的颜色是由其频率决定的。牛顿用微粒说阐述了光的颜色理论然而1672年,伟大的牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到了他所作的光的色散实验:让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上,在对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。他认为,光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。在这篇论文里他用微粒说阐述了光的颜色理论。第一次波动说与粒子说的争论由“光的颜色”这根导火索引燃了。从此胡克与牛顿之间展开了漫长而激烈的争论。 1672年2月6日,以胡克为主席,由胡克和波义耳等组成的英国皇家学会评议委员会对牛顿提交的论文《关于光和色的新理论》基本上持以否定的态度。牛顿开始并没有完全否定波动说,也不是微粒说偏执的支持者。但在争论展开以后,牛顿在很多论文中对胡克的波动说进行了反驳。由于此时的牛顿和胡克都没有形成完整的理论,因此波动说和微粒说之间的论战并没有全面展开。但科学上的争论就是这样,一旦产生便要寻个水落石出。惠更斯提出了波动学说比较完整的理论波动说的支持者,荷兰著名天文学家、物理学家和数学家惠更斯继承并完善了胡克的观点。惠更斯早年在天文学、物理学和技术科学等领域做出了重要贡献,并系统的对几何光学进行过研究。1666年,惠更斯应邀来到巴黎科学院以后,并开始了对物理光学的研究。在他担任院士期间,惠更斯曾去英国旅行,并在剑桥会见了牛顿。二人彼此十分欣赏,而且交流了对光的本性的看法,但此时惠更斯的观点更倾向于波动说,因此他和牛顿之间产生了分歧。正是这种分歧激发了惠更斯对物理光学的强烈热情。回到巴黎之后,惠更斯重复了牛顿的光学试验。他仔细的研究了牛顿的光学试验和格里马第实验,认为其中有很多现象都是微粒说所无法解释的。因此,他提出了波动学说比较完整的理论。 惠更斯认为,光是一种机械波;光波是一种靠物质载体来传播的纵向波,传播它的物质载体是“以太”;波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。根据这一理论,惠更斯证明了光的反射定律和折射定律,也比较好的解释了光的衍射、双折射现象和著名的“牛顿环”实验。如果说这些理论不易理解,惠更斯又举出了一个生活中的例子来反驳微粒说。如果光是由粒子组成的,那么在光的传播过程中各粒子必然互相碰撞,这样一定会导致光的传播方向的改变。而事实并非如此。牛顿的微粒学说逐步的建立起来就在惠更斯积极的宣传波动学说的同时,牛顿的微粒学说也逐步的建立起来了。牛顿修改和完善了他的光学著作《光学》。基于各类实验,在《光学》一书中,牛顿一方面提出了两点反驳惠更斯的理由:第一,光如果是一种波,它应该同声波一样可以绕过障碍物、不会产生影子;第二,冰洲石的双折射现象说明光在不同的边上有不同的性质,波动说无法解释其原因。另一方面,牛顿把他的物质微粒观推广到了整个自然界,并与他的质点力学体系融为一体,为微粒说找到了坚强的后盾。 为不与胡克再次发生争执,胡克去世后的第二年(1704年)《光学》才正式公开发行。但此时的惠更斯与胡克已相继去世,波动说一方无人应战。而牛顿由于其对科学界所做出的巨大的贡献,成为了当时无人能及一代科学巨匠。随着牛顿声望的提高,人们对他的理论顶礼膜拜,重复他的实验,并坚信与他相同的结论。整个十八世纪,几乎无人向微粒说挑战,也很少再有人对光的本性作进一步的研究。托马斯.杨提出了光的干涉的概念和光的干涉定律十八世纪末,在德国自然哲学思潮的影响下,人们的思想逐渐解放。英国著名物理学家托马斯·杨开始对牛顿的光学理论产生了怀疑。根据一些实验事实,杨氏于1800年写成了论文《关于光和声的实验和问题》。在这篇论文中,杨氏把光和声进行类比,因为二者在重叠后都有加强或减弱的现象,他认为光是在以太流中传播的弹性振动,并指出光是以纵波形式传播的。他同时指出光的不同颜色和声的不同频率是相似的。1801年,杨氏进行了著名的杨氏双缝干涉实验。实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象,从而证明了光是一种波。同年,杨氏在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文,分别对“牛顿环”实验和自己的实验进行解释,首次提出了光的干涉的概念和光的干涉定律。 1803年,杨氏写成了论文《物理光学的实验和计算》。他根据光的干涉定律对光的衍射现象作了进一步的解释,认为衍射是由直射光束与反射光束干涉形成的。但由于他认为光是一种纵波,所以在理论上遇到了很多麻烦。他的理论受到了英国政治家布鲁厄姆的尖刻的批评,被称作是“不合逻辑的”、“荒谬的”、“毫无价值的”。 虽然杨氏的理论以及后来的辩驳都没有得到足够的重视、甚至遭人毁谤,但他的理论激起了牛顿学派对光学研究的兴趣。光的偏振现象和偏振定律的发现1808年,拉普拉斯用微粒说分析了光的双折射线现象,批驳了杨氏的波动说。 1809年,马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。在进一步研究光的简单折射中的偏振时,他发现光在折射时是部分偏振的。因为惠更斯曾提出过光是一种纵波,而纵波不可能发生这样的偏振,这一发现成为了反对波动说的有利证据。 1811年,布吕斯特在研究光的偏振现象时发现了光的偏振现象的经验定律。 光的偏振现象和偏振定律的发现,使当时的波动说陷入了困境,使物理光学的研究更朝向有利于微粒说的方向发展。 面对这种情况,杨氏对光学再次进行了深入的研究,1817年,他放弃了惠更斯的光是一种纵波的说法,提出了光是一种横波的假说,比较成功的解释了光的偏振现象。吸收了一些牛顿派的看法之后,他又建立了新的波动说理论。杨氏把他的新看法写信告诉了牛顿派的阿拉戈。菲涅耳与阿拉戈建立了光波的横向传播理论1817年,巴黎科学院悬赏征求关于光的干涉的最佳论文。土木工程师菲涅耳也卷入了波动说与微粒说之间的纷争。在1815年菲涅耳就试图复兴惠更斯的波动说,但他与杨氏没有联系,当时还不知道杨氏关于衍射的论文,他在自己的论文中提出是各种波的互相干涉使合成波具有显著的强度。事实上他的理论与杨氏的理论正好相反。后来阿拉戈告诉了他杨氏新提出的关于光是一种横波的理论,从此菲涅耳以杨氏理论为基础开始了他的研究。1819年,菲涅耳成功的完成了对由两个平面镜所产生的相干光源进行的光的干涉实验,继杨氏干涉实验之后再次证明了光的波动说。阿拉戈与菲涅耳共同研究一段时间之后,转向了波动说。1819年底,在非涅耳对光的传播方向进行定性实验之后,他与阿拉戈一道建立了光波的横向传播理论。新的波动学说牢固的建立起来1882年,德国天文学家夫琅和费首次用光栅研究了光的衍射现象。在他之后,德国另一位物理学家施维尔德根据新的光波学说,对光通过光栅后的衍射现象进行了成功的解释。 至此,新的波动学说牢固的建立起来了。微粒说开始转向劣势。 随着光的波动学说的建立,人们开始为光波寻找载体,以太说又重新活跃起来。一些著名的科学家成为了以太说的代表人物。但人们在寻找以太的过程中遇到了许多困难,于是各种假说纷纷提出,以太成为了十九世纪的众焦点之一。 菲涅耳在研究以太时发现的问题是,横向波的介质应该是一种类固体,而以太如果是一种固体,它又怎么能不干扰天体的自由运转呢。不久以后泊松也发现了一个问题:如果以太是一种类固体,在光的横向振动中必然要有纵向振动,这与新的光波学说相矛盾。 为了解决各种问题,1839年柯西提出了第三种以太说,认为以太是一种消极的可压缩性的介质。他试图以此解决泊松提出的困难。1845年,斯托克斯以石蜡、沥青和胶质进行类比,试图说明有些物质既硬得可以传播横向振动又可以压缩和延展——因此不会影响天体运动。 1887年,英国物理学家麦克尔逊与化学家莫雷以“以太漂流”实验否定了以太的存在。但此后仍不乏科学家坚持对以太的研究。甚至在法拉第的光的电磁说、麦克斯韦的光的电磁说提出以后,还有许多科学家潜心致力于对以太的研究。 十九世纪中后期,在光的波动说与微粒说的论战中,波动说已经取得了决定性胜利。但人们在为光波寻找载体时所遇到的困难,却预示了波动说所面临的危机。爱因斯坦因光的波粒二象性获诺贝尔物理学奖1887年,德国科学家赫兹发现光电效应,光的粒子性再一次被证明! 二十世纪初,普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说。 1905年3月,爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文他认为对于时间的平均值,光表现为波动;对于时间的瞬间值,光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一,即波粒二象性。这一科学理论最终得到了学术界的广泛接受。 1921年,爱因斯坦因为"光的波粒二象性"这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。 1921年,康普顿在试验中证明了X射线的粒子性。1927年,杰默尔和后来的乔治·汤姆森在试验中证明了电子束具有波的性质。同时人们也证明了氦原子射线、氢原子和氢分子射线具有波的性质。以光的波粒二象性告终在新的事实与理论面前,光的波动说与微粒说之争以“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。 即:光既是一种波也是一种粒子! 光的波动说与微粒说之争从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始,至二十世纪初以光的波粒二象性告终,前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯.杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手。正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱。

关于光的本性问题很早就引起了人们的关注。微粒说1638年,法国数学家皮埃尔·伽森荻(Pierre Gassendi)提出物体是由大量坚硬粒子组成的。并在1660年出版的他所著的书中涉及到了他对于光的观点,也认为光也是由大量坚硬粒子组成的。牛顿随后对于伽森荻的这种观点进行研究,他根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于1675年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说很容易解释光的直进性和反射现象,因为粒子与光滑平面发生碰撞的反射定律与光的反射定律相同。然而微粒说在解释一束光射到两种介质分界面处会同时反射和折射,以及几束光交叉相遇后彼此毫不妨碍的继续向前传播等现象时,却发生了很大困难。波动说罗伯特·胡克在1685年发表的《显微术》一书中,认为光是一种振动,发光体的每一振动在介质中向各个方向传播。胡克初步建立了波面和波线的概念,并把波面的思想用于对光的折射和薄膜颜色的研究。惠更斯(Christian Huygens)著《论光》更明确地提出了光是一种波动的主张,他认为光是一种介质的运动,该运动从介质的一部分以有限速度依次地向其他部分传播,他把光的传播方式与声音在空气中的传播作比较。波动说很容易能够解释微粒说不能解释的两个问题。水波可以同时发生反射和折射,并且水波的反射和折射规律和光完全相同。湖面上的激烈水波能够自由的互相穿过,通过一个窗口能够同时听到窗外几个人讲话的声音,这些都是人们熟知的波的现象。然而,早期的波动说缺乏定量的数学严密性,也缺乏对波动特性的足够说明,仍然摆脱不了几何光学的观念。同时,惠更斯所提出的波动说是把光比作像“水波”一样的机械波,即机械波的传播需要依靠介质,而光却能在真空中(即无介质)传播。牛顿并不是在根本上否认光的波动性,事实上正是牛顿首先提出了光在本质上是一种周期过程的观点,他还多次提到光可能是一种振动并与声波作对比。然而从他的著作《光学》的其他部分来看,他还是倾向于光的微粒说。突出的例子是从光的微粒说出发,根据机械粒子遵守的力学规律来解释光的反射定律和折射定律,并得出了光密介质中的光速要大于光疏介质中的光速这一与事实不符的结论。英国物理学家托马斯·杨(1773年 – 1829年)用干涉实验证明了光的波动性由于牛顿在学术界有很高的声望,致使微粒说在其后的100多年里一直占着主导地位,而波动说却发展得很慢。同时,如果要证明光具有波动性,必须设法显示出光具有干涉现象,而干涉现象的产生必须得到两列相干光,然而要得到两列相干光在当时是很困难的。直到1801年英国物理学家托马斯·杨(Thomas Young)终于用干涉实验证明了光的波动性。详见杨氏双缝干涉实验电磁说到19世纪中期,光的波动性已经得到公认,然而当时人们只了解在介质中传播的机械波,认为光波也是一种机械波。而任何机械波的传播都依靠介质,光却能在真空中传播。从太阳和其他恒星所发出的光,是通过什么介质传播过来的呢?为了说明光传播的这个问题,人们便假设在宇宙空间中到处充满着一种特殊的物质,这种物质被称作以太,光便是通过“以太”来进行传播。为了解释光波的各种性质,对于“以太”这个概念又进一步提出了种种假设。譬如,“以太”的密度极小,却具有较大的弹性等。由于对“以太”性质种种假设间存在明显的矛盾,人们很难相信存在这种物质。而为证明“以太”存在的各种实验也都以失败而告终。1846年,法拉第发现在磁场的作用下,偏振光的振动面会发生改变。这一重要的发现,表明光和电磁现象间存在着某种联系,同时将人们的目光转移到了电磁现象来考虑。19世纪60年代,麦克斯韦在研究电磁场理论时预见了电磁波的存在。同时指出电磁波是一种横波,电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦通过电磁波与光波的相似性质,提出假设,认为光波是一种电磁波。20多年后,赫兹用实验证实了电磁波的存在,测得电磁波的传播速度的确与光速相同,同时电磁波也能够产生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象,从实验中证明了光是一种电磁波。光子说光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步。但是,还是在赫兹用实验证实光的电磁说的时候,就已经发现了光电效应这一现象,而这一发现也使光的电磁说遇到了无法克服的困难。1905年爱因斯坦提出光量子论,运用光子的概念解释了光电效应。

光的本质研究论文

在17世纪已出现了关于光是一种“作用”还是一种“实体”的争论。后来逐渐发展成为两种学说,一种是以牛顿为代表的微粒说,简而言之即认为光是从光源发出的物质微粒流,在均匀的媒质中以一定的速度传播;另一种是以惠更斯提出的波动说为代表,认为光是一种振动形式,以波的形式向周围传播。

笛卡尔可以看成是波动说的第一人。但是他在谈到视觉效应时,把光比作脉冲波动,否认是一种微粒,而在解释光的折射和反射时又运用物体的碰撞运动来比喻,所以他在光本质的看法上是模糊的。

17世纪的伽森狄(1592~1645年)主张的是“微粒说”。1638年,他进一步研究了古代原子论思想,并认为物质本身是一种坚硬粒子组成的,这些粒子在各个方向上运动,数量极多。

原子论是当时人们认识物质结构的基础,而且几何光学在当时已相当成熟,所以人们很自然地把光看成是粒子流,这样就宣告了光的直线传播和反射定律,而且也可以与折射定律不发生矛盾。这种学说支持率很高。

17世纪末,惠更斯提出光的波动说。在发表的《论光》专著中,惠更斯认为光的运动不是物质微粒而是媒质的运动,即波动。

惠更斯指出:“假如注意到光线向各个方向以极高的速度传播,以及光线从不同的地点甚至完全相反的地方发出时,光射线在传播中一条光线穿过另一条光线而相互毫不影响,就会完全明白这一点:当我们看到发光的物体时,绝不可能是由于从它所发出的物质,像穿过空气的子弹和箭一样,通过物质迁移所引起的。”

与声波、水波类比,惠更斯从光速有限性论证了光是球面波。

惠更斯原理是:在波的传播过程中,波阵面上的每一点都是新的水波的中心,这些水波的包络就给出了波阵面的新位置。

此学说很好地解释了光的反射与折射现象,以及方解石的双折射现象。后来,这被丹麦科学家巴尔多林在1669年证实。

但是惠更斯认为光是纵波,这样他无法解释光的干涉、衍射和偏振。并且,惠更斯否认光波具有周期性。

1665年,胡克在《显微术》一书中主张“光是一种振动”。他认为光是在稀薄的媒质中传播,是一种横向振动。

牛顿认为波动说的缺陷在于:

其一,光如果是波动,应该有绕射现象,但是没有观察到这种绕射;

其二,方解石双折射现象的解释并不完备确凿;

其三,波动说所依赖的介质很值得怀疑,至今不能证明。

牛顿其实不是完全排斥光的波动说。他认为当光投射到一个物体上时,可以激起物体中粒子的振动。牛顿还提出了光的周期性。

这两个学说有一个理论推导而互相矛盾:微粒说认为,光在折射时,密媒质中的光速大于疏媒质中的光速,波动说认为恰恰相反。因为实验条件无法满足,所以均不能证实。两种学说一直在争论。

在18世纪,可能由于牛顿的崇高地位,人们普遍认可微粒说。

然而在19世纪,托马斯?扬和菲涅耳使波动说复兴。

托马斯?扬是医学博士,兼通哲学、数学、考古、音乐以及绘画。

1800年,扬发表了《关于光和声的实验》论文。他提出否定微粒说,理由是:

第一,强光和弱光的速度是相同的,微粒说不能很好地解释这个现象;

第二,光线从一种介质进入其他介质时,部分发生反射,部分发生折射,微粒说十分牵强。

托马斯?扬在实验的基础上推导出了干涉原理,这就是波动光学的基本原理。干涉现象是波的共同特征。光的干涉即同一光源的同一部分上发出的两列光,在交迭的空间某些地方出现亮度与颜色的变化。

在1807年《自然哲学讲义》中,扬描述了双缝干涉的实验。由于学界气氛的落后与守旧,扬的重大发现没有引起重视,直到菲涅耳的波动说确立。

菲涅尔是法国物理学家,由于反对拿破仑,曾经入狱。1819年,他与阿拉哥一起证实了光是一种横波。有意思的是,权威院士泊松认为,如果光是波的话,把小圆盘放在光束中,则在小圆盘后面一定距离处的屏幕上盘影的中心点就会出现亮斑。

但泊松认为出现亮斑是很荒谬的事情。然而这恰恰成为菲涅耳理论正确性的证明。

菲涅尔与托马斯?扬交流经验,互相促进,打破了统治已久的微粒说。

此外,1669年和1808年,丹麦巴塞林纳斯和法国马吕斯引进了“光轴”与“光的偏振”,偏振表明光是横波。

波动说提出的新问题是光的媒介。人们一般认为光的媒介看不见摸不着,称之为以太。物理学家基于光是机械波的认识,不断修正和补充以太模型,但始终不理想。

麦克斯韦建立了统一的光学与电磁学理论,光被看作是电磁波,机械以太被电磁以太所替代。

以太问题始终是经典物理的一大隐患。

光的本质之争并没有澄清,一直到爱因斯坦。

我们生活中的世界色彩斑斓,绚丽多彩,处处都与奇妙的光现象密不可分(极光、九寨沟风光、倒影、霓虹灯光、彩虹等),令人陶醉和神往。 光给人类带来的光明,也推动了世界科学、技术的高速发展,今天我们共同来研究生活中的光现象,并研究STS在光现象在应用与渗透。你在百度里搜寻这几个字“生活中的光现象”就可以找到很多,你看看截取一些吧

光的本质是一种能引起视觉的电磁波,同时也是一种粒子(光子)。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。光的速度:光在真空中的速度为每秒30万千米(精确点就是299 792 458 m / s)。,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(10-9m),光分为人造光和自然光。光源分冷光源和热光源;光源:自身能够发光的物体称为光源。冷光源:指发光不发热(或发很低温度的热)。如萤火虫等;热光源:指发光发热(必须是发高温度的热)。如太阳等;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光的微米到紫光的微米之间。波长在微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在微米以下到微米左右的称“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。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299,792,458米/秒,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秒内光通过的路程,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90%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。 光线在均匀同等介质中沿直线传播。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,就象是一支无组织、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。 光反射时,反射角等于入射角,在同一平面,位于法线两边,且光路可逆行。光线从一种介质斜射入另一种介质中,会产生折射。如果射入的介质密度大于原本光线所在介质密度,则入射角小于折射角。反之,若小于,则入射角大于折射角。但入射角为0,则无论如何,折射角为零,不产生折射。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。激光——光学的新天地 光源可以分为三种。 第一种是热效应产生的光,太阳光就是很好的例子,此外蜡烛等物品也都一样,此类光随着温度的变化会改变颜色。 第二种是原子发光,荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光,此外霓虹灯的原理也是一样。原子发光具有独自的基本色彩,所以彩色拍摄时我们需要进行相应的补正。 第三种是synchrotron发光,同时携带有强大的能量,原子炉发的光就是这种,但是我们在日常生活中几乎没有接触到这种光的机会,所以记住前两种就足够了。光的色散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).色散现象说明光在媒质中的速度(或折射率n=c/v)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叫做复色光。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。

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