光是一种能量。光是电磁波。电磁波覆盖很大范围。收音机信号是电磁波。手机信号是电磁波。微波炉用的微波是电磁波。X光也是电磁波。可见光是其中很小一段。人眼能看见可见光。

太阳光是白光。白光不是单色光。白光由多种颜色的光组成。彩虹展示这个现象。下雨后空气中有小水珠。太阳光穿过水珠发生折射。不同颜色光的折射程度不同。红光折射最轻。紫光折射最重。光被分开成彩色光带。这就是光的色散。牛顿用三棱镜做过实验。他让太阳光穿过三棱镜。墙上出现红橙黄绿蓝靛紫的光带。这个实验证明白光可以分解。

光有颜色。光的颜色由波长决定。波长是相邻两个波峰的距离。红光波长长。大约七百纳米。紫光波长短。大约四百纳米。中间颜色波长在两者之间。纳米是很小的长度单位。一纳米等于十亿分之一米。人眼看不到波长以外的光。红外线波长比红光长。紫外线波长比紫光短。这些光人眼看不见。

光沿直线传播。这是常见现象。影子形成因为光沿直线传播。光遇到不透明物体。物体后面没有光。那块区域就是影子。日食和月食也用这个道理解释。月亮跑到太阳和地球中间。月亮挡住太阳光。月亮影子落在地球上。地球那个地方看到日食。地球跑到太阳和月亮中间。地球挡住太阳光。地球影子落在月亮上。人们看到月食。

光速非常快。真空中光速每秒三十万公里。一秒钟可以绕地球七圈半。光从太阳到地球需要八分钟。光在空气中速度接近真空。光在水中速度变慢。大约是真空中的四分之三。光在玻璃中更慢。这个速度变化导致折射。

光遇到不同介质会发生反射和折射。空气是一种介质。水是一种介质。玻璃是一种介质。光从空气射入水中。一部分光返回空气。这是反射。另一部分光进入水中但改变方向。这是折射。筷子插进水杯看起来弯折。这就是折射造成的。光的折射遵循折射定律。入射角和折射角有关系。光从空气进入水。入射角大于折射角。光从水进入空气。入射角小于折射角。

镜子成像因为光的反射。镜子表面很光滑。光在光滑表面发生镜面反射。反射光线很有规律。人眼看到物体在镜子后面。那是虚像。像和物体大小相等。像和镜子距离等于物体和镜子距离。水面也能成像。平静水面像一面镜子。光的反射定律说入射角等于反射角。入射光线和法线夹角是入射角。反射光线和法线夹角是反射角。法线是垂直于反射面的线。

光能够被吸收。黑色物体吸收大部分光。白色物体反射大部分光。夏天穿浅色衣服凉快。浅色衣服反射太阳光。吸收光少所以温度低。冬天穿深色衣服暖和。深色衣服吸收太阳光。吸收光多所以温度高。太阳能热水器用深色集热板。目的是多吸收太阳光能量。把光能变成热能。

透镜利用光的折射。凸透镜中间厚边缘薄。凸透镜对光有会聚作用。平行光通过凸透镜。光线会聚到一点。这一点叫焦点。凸透镜可以成像。物体放在凸透镜二倍焦距外。光屏上得到倒立缩小的实像。照相机用这个原理。物体放在凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间。光屏上得到倒立放大的实像。投影仪用这个原理。物体放在凸透镜一倍焦距以内。透过透镜看到正立放大的虚像。放大镜用这个原理。

凹透镜中间薄边缘厚。凹透镜对光有发散作用。平行光通过凹透镜。光线向外散开。近视眼镜常用凹透镜。近视眼晶状体太凸。光线过早会聚在视网膜前。凹透镜使光线发散一些。像就落到视网膜上。

眼睛是一套精密光学系统。角膜和晶状体相当于凸透镜。视网膜相当于光屏。物体发出或反射的光。经过角膜和晶状体。在视网膜上形成倒立缩小的实像。视神经把信号传给大脑。大脑自动调整成正立像。我们看到物体。近视眼看不清远处物体。远视眼看不清近处物体。眼镜帮助矫正视力。

光具有能量。太阳能电池把光能变成电能。计算器上用太阳能电池。屋顶太阳能板也是这个道理。植物光合作用把光能变成化学能。植物生长需要阳光。绿色叶子吸收太阳光。把二氧化碳和水变成有机物。同时放出氧气。这是地球上最重要的能量转换过程。

光通信利用光传递信息。光纤是细细的玻璃丝。光在光纤内部发生全反射。光沿着光纤弯曲传播。电话信号和网络信号通过光纤传送。速度快容量大。

光在科学中有很多应用。显微镜利用透镜组合放大微小物体。能看到细胞和细菌。望远镜利用透镜组合观察远处天体。能看到月亮环形山和土星光环。光谱仪把光分解成光谱。不同元素发光产生不同谱线。分析光谱可以知道星球由什么元素组成。

光现象无处不在。我们看到的世界依赖光。没有光就没有颜色。没有光就没有视觉。光的研究推动物理学发展。从牛顿的色散实验到爱因斯坦的光电效应。人类对光的认识不断深入。光既是波又是粒子。这叫做波粒二象性。这是量子力学的重要内容。初中物理学习光的反射折射和色散。这些知识是光学基础。理解这些现象需要观察和实验。多做实验有助于理解原理。物理规律描述自然现象。学习物理就是认识世界。