光线进入一个健康人的眼睛就会产生视觉,至于这束光线是来自折射、反射还是某个光源都无关紧要。不过,如果这束光线要是没有进入眼睛呢?
很多朋友圈里晒出来的好天气的照片中都有这样一个的现象,都是蓝天白云。但实际上,我们看到的空气总是无色透明的,如果你透过空气只能看到模糊的人影,那么一定是有雾或者雾霾等恶劣天气。
从人造地球卫星拍摄到的地球图片看,空气也是透明的,除非有云层的阻隔,否则卫星照片能看到绿色的植被、黄色的沙漠和蓝色的海洋。
阳光跨越1.5亿千米的距离到达地球,它包含着彩虹中所有的颜色,当它们进入大气层,大气中的分子和其它微量的颗粒物就开始阻止光的前进,光就开始发生折射。甚至有些光束经过无数次折射又能够回到宇宙中。
但是,波长比较长的光最终可以到达地面,太阳光中的蓝光和紫光由于波长比较短,在前进的路径中经过的随机折射次数太多,导致最终在大气的高层形成蓝光和紫光的散射层。而我们之所以看到的天空是蓝色的,不包含紫色,是因为我们的眼睛对紫色不敏感导致的。
之所以我们站在地面看地表上的物体的时候看不到空气的颜色,不是因为空气不能折射或者是吸收可见光,而是因为,在视野所在的范围内,空气的量还是太少了,那一点点的吸收不足以引起物体的颜色发生很大的变化。
光波在空气中传输可以被空气中的分子吸收,但这个过程非常慢,能量会一点点地流失,流失的大小取决于光的频率。光在空气中的传播可以带来很多自然现象,闪电就是其中之一。
当暖湿气流遭遇到冷空气,就会快速向上爬升,在高空中形成小雨滴。在这个过程中,会产生大量的电荷,而异种电荷会分布在不同的区域的云层中。电荷会在云层中越聚越多,最后强大的电流会撕裂云层或直接劈向地面形成闪电。
尽管闪电的持续时间还不足百万分之一秒,但它却能在大气中形成一条超过5万度的过热通道,在蓝白色的闪电撕裂云层或者刺向大地的一瞬间,在通道内充满了能量。这些能量除了以闪电的方式被我们看到以外,还会引起通道中物质的振荡(当然也会产生很多化学反应,但这不是本文要介绍的内容),这就是我们看到闪电之后会听到的雷声。
我们之所以会先看到闪电后听到雷声,是因为声音在空气中的传播速度远低于光速。如果你听到的是沉闷的雷声,这说明闪电发生的地方距离你很远,而音调比较高的雷声则闪电发生的地方距离你比较近。这是因为,频率越高的声波越容易被空气吸收。与声波相比,光很难被空气吸收。
所有的波,不论是光波还是声波一旦产生就会被介质折射、反射和吸收,这些波都携带着能量和信息,是我们认知这个世界的主要信息来源:视觉和听觉。
微波是一种电磁波,是频率在300MHz—300GHz的电磁波,即波长在100cm至1mm范围内的电磁波,也就是说波长在远红外线与无线电波之间。微波波段中,波长在1-25cm的波段专门用于雷达,其余部分用于电讯传输。
为了防止民用微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达等造成干扰,国际上规定工业、科学研究、医学及家用等民用微波的频率为2450土50MHz。因此,微波消解仪器所使用的频率基本上都是2450MHz,家用微波炉也如此。
可以说微波炉就是一种特殊的灯泡,它除了能发出部分可见光之外,主要是发射出2.5G左右的远红外线。当然了,这种远红外线我们是看不见的,不过烤熟的食物可以告诉你,它们是真实存在的。
事实上,所有温度高于绝对零度(零下273.15°)的物体都会向外辐射能量,即电磁波。只不过,温度越低,向外辐射的电磁波的波长就越长。所有的生物都有体温,所以所有的生物其实都在发光,我们可以通过专门的设备(红外线夜视仪)将这些不可见的光转化为可见光。
我们其实是沐浴在一个由电磁波组成的“粥”里面,所有的自然界物体,包括我们自身,以及我们制造的一切物体都在发光。但这些光之间并不会相互干扰,你不会因为女朋友身边站着她的闺蜜而看不清她的脸庞。
我们需要做的是,睁开眼睛,竖起耳朵,选择我们想获得的信息,是通过声光来学习还是娱乐,幸运的是,我们拥有这样的自由。
文/郭哥聊科学,图片来自网络,侵删。
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