高中物理课外阅读：光的学问

生活中的颜色：没有光就没有色，光是人们感知色彩的必要条件，色来源于光。所以说：光是色的源泉，色是光的表现。五光十色、绚丽缤纷的大千世界里，色彩使宇宙万物充满情感显得生机勃勃。色彩作为一种最普遍的审美形式，存在于我们日常生活的各个方面。衣、食、住、行、用，人们几乎无所不包，无时不在地与色彩发生着密切的关系。色彩现象是一种变化万千的自然景象。
光的基本知识：
人们对光的本质的认识，最早可以追溯到十七世纪。从牛顿的微粒说到惠更斯的弹性波动说，从麦克斯韦的电磁理论到爱因斯坦的光量子学说，以至现代的波粒二象性理论。我们学习光学知识后可了解到光既具有波动的特性，可以发生干涉和衍射，有双缝干涉和薄膜干涉，吹出的肥皂泡在阳光下看起来为彩色条纹即为薄膜干涉的结果，下雨后油路上也可看到彩色条纹。通过光电效应和康普顿效应证明光具有粒子性。
光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定了光的颜色，能量决定了光的强度。在电磁波辐射范围内，只有波长380nm到780n（1nm=10-6mm）的辐射能引起人们的视感觉，这段光波叫做可见光，在这段可见光谱内，不同波长的辐射引起人们的不同色彩感觉。光可以发生反射和折射，对人类来说，光的最大规模的反射现象，发生在月球上。我们知道，月球本身是不发光的，它只是反射太阳的。英国科学家牛顿在1666年发现，把太阳光经过三棱镜折射，然后投射到白色屏幕上，会显出一条象彩虹一样美丽的色光带谱，从红开始，依次接临的是橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。这即是我们学过的光的色散，由于同一种介质对不同色光的折射率不同，所以可以把一束白光分成七色光。例如：太阳光在天空行进，遇到天空中细小的水滴时，光线会被折射进入水滴内， 由于不同颜色的光线折射的角度不同，于是水滴内不同颜色的光线便被分开了。 当光线要由水滴内穿出时，会第二次遇到水滴与空气的边界，大部分的光线会很快又折射出去。 而少部份的光线会被反射回水滴内，当这些光线再次要穿出水滴时，会第三次遇到水滴与空气的边界， 这时部份被折射出去的光线会形成彩虹，所以说 彩虹在水滴中经过了一次反射及两次折射。
视觉性质：视觉是由进入眼睛的可见光引起的一种感觉。人们在认识客观世界的过程中，从外部获得的信息中有90％以上是通过视觉获得的，获得信息的效率和质量，与眼睛的视觉特性、照明条件以及视觉舒适感有关。眼睛的生理特性决定了它的明暗视觉和视觉效能。影响视觉舒适感和引起视觉疲劳的主要因素是照度水平、照明均匀度、眩光和明暗视觉的变化等。这是研究光学的基础知识。
光的色彩：
自然界中只有光，本没有色，人的眼睛为了区别光的不同，建立了色的概念，大部分关于色彩的理论都建立在对人们的感觉实验的基础之上。在人的眼中有三种蛋白酶，分别敏感于某一特定波长的红、绿、蓝三种光中的一种，这样实际上人只能感觉到一个光谱中的三个特征方向。
色彩是一种视觉感受，客观世界通过人的视觉器官形成信息，使人们对它产生认识。所以，视觉是人类认识世界的开端。来自外界的一切视觉形象，如物体的形状、空间、位置以及它们的界限和区别都由色彩和明暗关系来反映。
对于自身发光的物体，颜色是由他所发出的光在人眼所能感知的三个方向的刺激来决定的。然而对于反光的物体，颜色由照射他的入射光和被他所吸收的光来决定。我们知道，太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫多种单色光混合而成的。不同的物体，对不同颜色的光线，吸收能力和反射能力又各不相同。被物体吸收的光线，人们就看不见，只有被反射的光线，人们才能看到。因此，某种物体能反射什么颜色的光，在我们看来，它就具有什么样的颜色。如红色的花，是因为它只能反射红色的光线，把其他颜色的光线都吸收了；白色的东西能够反射所有颜色的光线，因此看起来就是白色的；而黑色的东西却能吸收所有颜色的光线，没有光线反射回来，所以看起来就是黑色的了。 太阳不仅给人们送来光明，而且还送来了大量的辐射热。对于辐射热来说，黑色也是只吸收，不反射，而白色正好相反。
一般说来，深色的东西，对太阳光和辐射热，吸收多，反射少；而浅色的东西，则反射多，吸收少。因此，夏天人们都喜欢穿浅色衣服，象白色、灰色、浅蓝、淡黄等，这些颜色能把大量的光线和辐射热反射掉，使人感到凉爽；冬季穿黑色和深蓝色的衣服最好，它们能够大量地吸收光和辐射热，人自然就感到暖和了。
色彩的心理效应来自色彩的物理刺激对人的生理发生的直接影响。心理学家对此曾经作过许多实验。他们发现，在红色的环境中，人的脉搏会加快，血压有所升高，情绪兴奋冲动。而在蓝色环境中，脉搏会减缓，情绪也较沉静。冷色与暖色是依据心理错觉对色彩的物理分类，对于颜色的物质性印象，大致有冷暖两个色系产生。波长长的红光和橙光、黄色光，本身有暖和感；相反，波长短的紫色光、蓝色光、绿色有寒冷的感觉。冷色与暖色除去给我们以温度上的不同感觉外，还会带来其它一些感受。比方说，暖色偏重，冷色偏轻；暖色有密度强的感觉，冷色有稀薄的感觉；冷色有退却的感觉，暖色有逼近感。这些感觉都是偏向于对物理方面的印象，而不是物理的真实，它属于一种心理错觉。
人们认识了自然规律，就能在生产技术上加以利用。象大型露天煤气罐、石油罐的表面都漆成银白色，目的就是为了提高它们反射阳光和辐射热的能力，使罐的温度不致升得过高，以免引起爆炸事故。
人们还利用反射和吸收的原理来征服自然界，让它为人类服务。我国西北部有座祁连山，山上盖满了厚厚的冰雪。可是，因为山很高，上面很冷，就是炎热的夏天，强烈的阳光和辐射热照上去，也都被那白色耀眼的冰雪给反射回去了，所以积雪没法融化。结果山下大片的田地，都因缺水而荒芜了。解放后，党领导人民向大自然进军，为了叫祁连山交出水来，政府派了工作队，用飞机把碳黑撒到祁连山的积雪上，乌黑的碳黑拼命地吸收着光和热，使粘有碳黑的积雪融化了，祁连山终于献出了滔滔的雪水。