光对动物影响大吗(人类和动物看到的光是不一样的吗)
光对动物影响大吗(人类和动物看到的光是不一样的吗)到了十九世纪,科学人员做了一系列的相关实验,证实了光不可能是由类似原子的微小粒子组成的。证据是当两处光线在交叉照射时,实际上不会相互影响。如果光真的是粒子,那么两束光在交叉照射时,应该会像周围扩散才对,为此他们做了很多光的干涉实验。当两列光频率相同时,他们就会发生干涉,而只有波才会出现干涉现象。光既然也有干涉现象,那光边也是一种波,既然把光定义为波,自然也就揭开了颜色的奥秘。 即便是阿尔哈曾发现了光和眼睛的秘密,但他对光的了解还是少之甚少。过了几百年的时间,牛顿的时代到来,他给出了光的第一个非错误答案,他认为光是一种类似原子的微小粒子组成,并给这个例子起名:微粒。但这一结论并没有立足太久,并且早期的科学理论总是被人类不断颠覆。光电效应已经够神奇,但还有更神奇。那就是光的“波粒二象性”,这个词看上去很难理解,但其实很简单。光有时候会出现波的特性,有时候有粒子的特性,这就是“波粒二象性”。 最
如果说我们人类看到的世界和动物看到的世界不是同一个世界,你会怎么想?今天我们聊聊”光的秘密”。
你有没有仔细想过,光到底是什么?简单来说,光的最小单位是光子,也就是说,光是由光子组成,光子是光的最基本粒子。严格意义上没有大小区分,它不能分裂只能产生或是消亡。爱因斯坦在1921年获得了诺贝尔物理学奖,有意思的是,这个奖并不是颁给他的相对论,而是因为他提出了光电效应原理。
光电效应又是什么呢?在达到某个频率的光束照射下,有些物体内部的电子会逃逸出来,形成我们所说的电流。也就是我们说光能变成电能,这个现象最早发现者是德国物理学家赫兹,是在1887年发现。同样和发现光速恒定一样,爱因斯坦都是在前实验的基础上成功总结了这两个现象。
但不得不说,发现和解释这两个词多半都是后者更为重要一些。比如说,你发现有东西在天上叫,但不知道这是什么?只是听到了这个声音,并把这件事复述了出来,而爱因斯坦却经过层层推理说这是猴子叫的,于是之后的人类又开始层层实验,最终证实确实是猴子叫的,这就是爱因斯坦厉害之处。
光电效应已经够神奇,但还有更神奇。那就是光的“波粒二象性”,这个词看上去很难理解,但其实很简单。光有时候会出现波的特性,有时候有粒子的特性,这就是“波粒二象性”。
最早研究起这件事,并且是从科学的、严谨的角度出发的,有柏拉图和毕达哥拉斯这些搞哲学的大思想家,他们都认为光是从我们眼睛里发出来的。在光里面有无数的探测器,光在到达物体表面时,可以通过收集这些物体的信息传达到人类的眼睛里,最终形成视觉。但是这个理论有个天大的bug,假如光线是从人眼发出,为何到了夜间人就看不见了呢?这个理论的支持者就坚称夜里不是看不见,只是眼睛累了,只能发射微弱的光线。
但其实这种说法实在牵强,1000年以后,终于迎来了挑战这一理论的人。这就是阿尔哈曾,他认为古希腊人关于光的解释是完全错误的,人类看到的光是从太阳和其他物质反射出来,我们的眼睛只负责收集照射进来的光,阿尔哈曾的解释一下子让所有人豁然开朗,因为这就解释了白天和黑夜的存在。白天太阳光照射到物体上,我们才能看得见各种颜色的东西,夜里没有太阳光,物体反射不了光线,那我们就看不见东西。
即便是阿尔哈曾发现了光和眼睛的秘密,但他对光的了解还是少之甚少。过了几百年的时间,牛顿的时代到来,他给出了光的第一个非错误答案,他认为光是一种类似原子的微小粒子组成,并给这个例子起名:微粒。但这一结论并没有立足太久,并且早期的科学理论总是被人类不断颠覆。
到了十九世纪,科学人员做了一系列的相关实验,证实了光不可能是由类似原子的微小粒子组成的。证据是当两处光线在交叉照射时,实际上不会相互影响。如果光真的是粒子,那么两束光在交叉照射时,应该会像周围扩散才对,为此他们做了很多光的干涉实验。当两列光频率相同时,他们就会发生干涉,而只有波才会出现干涉现象。光既然也有干涉现象,那光边也是一种波,既然把光定义为波,自然也就揭开了颜色的奥秘。
但结论没那么简单。到了20世纪,研究人员又从实验中发现光有粒子属性,当光照射金属时,光会将能量转换到金属的原子中,从而产生电子。这就是我们开头说的光电效应,这下科学家都迷糊了,光难道同时具有波和粒子双重特性?
为了验证这个猜想,研究人员煞费苦心,最终搞了一个非常著名的实验证实了这个猜想,这就是:双缝干涉实验,这个实验是把一束激光穿过两个平行的缝隙,然后打到背面的屏幕上。由于波会产生干涉现象,所以在屏幕中间的部分,两束光波产生的交叉亮度会更高一些,而实验中发现每个检测到光子,都只会通过一个缝隙,而不是两个,因此光也具有粒子的特性,而这就是光的波粒二象性。
上面说了那么多,其实大多都是我们人类能看见的光,即可见广光。其实和电磁波没有任何区别,而我们人类能看到的光,只在所有光的波长范围内,占有非常小的一部分,不同的电磁波辐射拥有不同的波长和频率。比如伽玛摄线的波长最短,因为其光子能量非常高,多数伽玛摄影的波长只有不到10皮米,而1皮米的长度相当于一米的1/10000亿。和伽玛视线相反的一端叫做射频电波,这个电波的波长可以达到100公里。而目前已知的最大波长可能超过10万公里,而地球直径才1万多公里。
而我们人类所能看见的光波长介于400至700纳米范围内,也就是波长比紫外线长,比红外线短的电磁波。但从物理学角度看,这些不同的电磁波,可见光和不可见光都是一样的。他们都具有波粒二象性,也同样以光速传播,仅仅是在频率上不同而已,而我们人类能看见的可见光并没有什么特殊之处。如果非要说一个,那就是我们的眼睛刚好能看见这些光。
当然,我们人类看见的可见光范围非常小,但某些动物看到的波长范围远远大于我们。但如果这样的话,可不可以说人类和动物看到的世界不是同一个,又或者说,我们看到的世界是真实的,还是他们看到的世界是真实的?
知道了光的基本原理,但是我们还不知道光是从哪来,从微观角度看,当原子或分子由高能态转变为低能态时,就会发出各种频率的电磁波,而电磁波就是这个过程中原子或分子失去的能量,当原子中的电子从激发态跌到低能态时,并发挥掉一些的能量时候,它会发出可见光线。同样,光子也能击中电子被电子吸收,令电子进入能量更高的状态。说的通俗点,物质释放能量产生光,光线照射物质产生电。
如果从宏观上来看,电磁波就是两个场的叠加态,电子会产生震动的磁场,磁场接着又会产生一个垂直的电场,两种场在相同的空间中相互交错着传输能量,并且拥有着诞生时的各种信息。光在我们这个宇宙中处于绝对速度,也就是最快的速度。而光就是一种电磁波,所以电磁波的传播速度也同样是30万公里每秒。
之前我们说了很多次的光速恒定,可能很多小伙伴没有明白是什么意思,其实任何零质量的粒子都会以光速前进并且没有加速的过程,也就是说光的速度永远都是30万公里每秒,不存在加速的过程。为什么会这样,科学家也不知道,光在我们这个世界是非常不可理喻的。也是非常难以解释的存在,要不然16岁的爱因斯坦也不会迷失在他自己的追光实验中。
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