| 除了可見光之外，還存在很多我們看不見的光。比如，紅外線、紫外線、無線電波、微波、X射線、γ射線，它們與你的生活息息相關(guān)。美國著名的天文科普作家鮑勃·伯曼在《看不見的光》一書中，就詳細(xì)介紹了各種不可見光的發(fā)現(xiàn)歷史，以及各自不同的特點。 一、為什么有的光可見，有的光不可見？ 1.可見光是什么？ 17世紀(jì)，物理學(xué)家牛頓認(rèn)為，光是一種極其細(xì)小的微粒，不同顏色的微?；旌铣闪税坠?。同一時期的物理學(xué)家惠更斯認(rèn)為光是一種波。微粒說和波動說的爭論一直持續(xù)了兩個世紀(jì)。 直到1865年，蘇格蘭物理學(xué)家麥克斯韋才進(jìn)一步揭開了光的本性。他宣稱光是一種電磁現(xiàn)象，是一種可以自我維持的電磁波。具體來說，光是由互相垂直、不可分割的電波和磁波組成的復(fù)合體，這兩種類型的波互相激勵，使得光能夠持續(xù)傳播。 1896年，荷蘭物理學(xué)家洛倫茲指出，光的產(chǎn)生本質(zhì)上是源于極其微小的原子的震動。當(dāng)原子受到能量的沖擊，原子內(nèi)部就會劇烈震動，電子向遠(yuǎn)離原子核的方向發(fā)生遷移，又會很快向原子核靠近。在電子向原子核靠近的過程中，就會釋放出電磁波，也就是光。 2.人眼為什么能看到可見光？ 這是因為視網(wǎng)膜上存在一種特殊細(xì)胞——錐體細(xì)胞，錐體細(xì)胞能接收某些特定波長的電磁波，并轉(zhuǎn)化為神經(jīng)傳導(dǎo)信號，再通過視神經(jīng)傳導(dǎo)給大腦視覺中樞，于是我們就能感覺到光。椎體細(xì)胞可以接收波長在400到760納米之間的電磁波，只有這一范圍之內(nèi)的才是可見光，人的視覺中樞又把接收到的不同波長的電磁波翻譯成不同顏色。 在現(xiàn)實世界中，有各種波長的電磁波，最長可達(dá)幾千米，最短的則小于千分之一納米，它們的波長并不在眼睛可接收的范圍內(nèi)，我們就稱之為不可見光。 二、不可見光都是怎么發(fā)現(xiàn)的？有哪些特點？ 1.紅外線 1800年，英國著名天文學(xué)家威廉·赫歇爾在研究太陽光光譜加熱作用時，偶然間發(fā)現(xiàn)紅光外的陰影區(qū)域能讓溫度計的示數(shù)大幅升高。他認(rèn)為在紅光外，一定存在某種看不見的射線，也就是紅外線。紅外線有很好的加熱效果，人們利用紅外線的這一特點制造了許多儀器，比如紅外線夜視儀、紅外線治療儀等等。 2.紫外線 1801年，德國一位叫約翰·里特爾的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了紫外線。當(dāng)他把浸泡過氯化銀的試紙放到紫光外的陰影區(qū)域時，發(fā)現(xiàn)氯化銀很快分解了，于是發(fā)現(xiàn)了紫外線。紫外線是是這樣一種高能射線。它可以直接把電子從原子中剝離出來，這就是電離現(xiàn)象。電離現(xiàn)象相當(dāng)于破壞了原子的結(jié)構(gòu)。人們利用紫外線的這種能力，制造了紫外線消毒設(shè)備。陽光中含有紫外線，如果過量照射會傷害皮膚，甚至破壞人體細(xì)胞中的DNA，誘發(fā)癌變。 3.無線電波 1886年，德國物理學(xué)家赫茲利用電火花裝置，率先制造并檢測出了波長很長的電磁波，它就是無線電波。無線電波有一個特性，就是能拐彎，可以輕易地通過反射折射，繞開山峰等障礙物，最遠(yuǎn)可以傳播到幾千千米之外。人們利用無線電波，實現(xiàn)了無線電通信。不過無線電波的信號傳播的距離是有限的，因為它非常容易受到干擾的。 4.微波 人們就把無線電波中波長較短、頻率較高的部分，獨立出來使用就是微波。和波長更長的無線電波相比，微波雖然不善于拐彎，但具有較強(qiáng)的直線穿透力，不容易受到干擾。日常生活中的大部分通訊信號，比如手機(jī)信號、無線wifi等都屬于微波范圍。在全球GPS定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星與地面通訊的信號也是微波。雷達(dá)也同樣是使用的微波。 5.X射線 1895年，德國科學(xué)家倫琴最早發(fā)現(xiàn)了X射線。它的波長在0.001納米到10納米之間。波長越短，能量越大，X射線能穿透紙板、薄鋁板和人體。利用X射線的穿透力，人們制造了X光機(jī)，幫助醫(yī)生診斷骨骼、內(nèi)臟等的疾病。不過， X射線同樣能破壞原子對人體有一定的危害，使用時需要防護(hù)。 6.γ射線 最早發(fā)現(xiàn)γ射線的是英國科學(xué)家盧瑟福。在核裂變的過程中，通常會放出三種射線：α射線、β射線和γ射線。威力最大的是γ射線，這也是核武器有巨大殺傷力的主要原因。γ射線是波長小于0.001納米的電磁波，它具有極強(qiáng)的穿透能力，對人體的危害也是最大的。如果嚴(yán)格控制強(qiáng)度和作用范圍，γ射線可以用于癌癥的治療。 三、我們怎么才能避免不可見光帶來的危害？ 1.什么是有害輻射 輻射通常是指，能夠影響人體或其他物質(zhì)的波或者粒子。包括光在內(nèi)的各種電磁波，都有電磁輻射，但并不是所有的電磁輻射都是有害的。在不可見光中，有害的電磁輻射集中在紫外線、X射線和γ射線上，它們都能使原子電離，又被稱為電離輻射。 2.普通人應(yīng)該關(guān)心的有害輻射 如今原子能被人們廣泛開發(fā)和使用，輻射問題也受到了越來越多關(guān)注。如果有嚴(yán)格的防護(hù)措施，一些核設(shè)施是非常安全的。作為普通人，我們更應(yīng)該關(guān)心身邊可能接觸到的有害輻射。 一些天然輻射是需要人們警惕的，比如長期高空飛行接觸的宇宙射線，以及氡含量超標(biāo)的地區(qū)長期住在地下室，都可能遭受較大劑量的輻射。在醫(yī)院里照X光的輻射量較大，CT的輻射量更大，應(yīng)該避免過量的射線檢查。 適當(dāng)曬太陽有助于健康，但在赤道等低緯度地區(qū)，以及青藏高原等高海拔地區(qū)，紫外線通常比較強(qiáng)，海邊和雪地里的紫外線也比較強(qiáng)，需要注意做好防曬措施。 手機(jī)信號使用的是微波，是否有危害存在爭論。不管微波是否有潛在的危害，要想避免它的影響，方法也很簡單，那就是盡量讓手機(jī)遠(yuǎn)離你的耳朵。 |
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