光是生活中常见的东西。太阳发出光，电灯也发出光。我们睁开眼睛就能看见光。光是一种电磁波。电磁波这个词听起来复杂，但我们可以慢慢理解。波就像水面的波纹。一块石头丢进水里，水波一圈圈荡开。光波也有类似的性质，但它看不见摸不着。

光波有自己的速度。光跑得非常快。一秒钟可以绕地球七圈半。科学家测出了光的速度。这个速度是固定的。光在真空里速度最快。空气里光速稍微慢一点。水里更慢。不同材料中光的速度不同。速度变化会导致光的路径改变。

光的路径改变就是折射。一根筷子插进水里，看起来筷子弯了。这就是光的折射。光从空气进入水，速度变慢，方向偏折。我们的眼睛按直线寻找物体，所以觉得筷子弯了。折射是光的重要性质。透镜就是利用折射工作的。放大镜、眼镜、望远镜里都有透镜。

透镜能把光聚起来或者散开。凸透镜中间厚，边缘薄。它能把平行光聚到一点。这一点叫焦点。太阳光经过凸透镜，能在纸上聚成一个很亮的光点。这个光点温度很高，能点燃纸。这就是聚焦。凸透镜能成像。把凸透镜放在物体前，合适的位置会出现物体的像。这个像可能是倒立的，可能是放大的。照相机、投影仪都用这个原理。

凹透镜中间薄，边缘厚。它让光散开。凹透镜成的像总是正立缩小的。近视眼镜常用凹透镜。它把光散开一些，让像成在视网膜上。视网膜是眼睛里的感光层。光线在这里形成信号，大脑就知道看见了什么。

光不仅有折射，还有反射。镜子就是反射光。光碰到镜子，会按照一定角度弹回来。这个角度有规律。入射角等于反射角。入射角是光射到镜面的角度。反射角是光离开镜面的角度。这个规律很简单，但很有用。汽车后视镜、化妆镜、潜望镜都用反射。

光遇到不是镜子的东西也会反射。大多数物体我们能看到，就是因为它们反射了光。桌子反射光到眼睛，我们看到桌子。不同物体反射不同颜色的光。红旗反射红光，吸收其他颜色的光。我们看到红色。绿叶反射绿光，吸收其他颜色的光。

光有颜色。太阳光看起来是白的。让阳光通过三棱镜，会出现彩虹一样的色带。这个色带有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。这说明白光是由多种颜色光混合成的。彩虹就是空中的小水滴把太阳光分开了。颜色其实是光的波长不同。波长是波的长度。红光波长长，紫光波长短。我们的眼睛能感受不同波长，看到不同颜色。

光还有一种现象叫干涉。两列波相遇会互相影响。水波干涉容易看到。两个石子同时丢进水里，水波交叉，有些地方波峰加波峰，水波更高；有些地方波谷加波谷，水波更低；有些地方波峰遇波谷，水面平静。光波也会这样。两束光相遇，有些地方更亮，有些地方变暗。这需要光有很好的同步性。激光的同步性很好，容易看到干涉。肥皂泡表面的彩色条纹就是光的干涉造成的。薄膜上下表面反射的光互相干涉，形成了彩色图案。

衍射也是光的性质。光通过小孔或者绕过障碍物，路径会弯曲。这和水波绕过石头一样。光通过一条很窄的缝，会在后面的屏幕上形成明暗相间的条纹。缝越窄，衍射越明显。光的波长很短，所以需要很小的缝才能看到明显衍射。光盘表面有彩色，就是光盘上的细密刻痕让光发生了衍射。

光可以传递能量。太阳光带来温暖，这就是光能转化成热能。植物用阳光进行光合作用，这是光能转化成化学能。太阳能电池把光能变成电能。光压是光产生的压力。虽然很小，但确实存在。太阳光对彗星尾巴有压力，使尾巴总是背向太阳。

光也是信息传递的工具。光纤通信利用光传递信号。光在玻璃丝里反复全反射，传到很远的地方。全反射是光从水射向空气，角度太大，光全部反射回水里的现象。一根光纤能同时传递很多路电话信号。互联网的信息大部分通过光纤传播。

光速是宇宙中最快的速度。我们看到的星星，是它很久以前发出的光。太阳光到达地球需要八分钟。我们看到的是八分钟前的太阳。最远的星系的光，旅行了上百亿年才到地球。我们看到的是宇宙古老的历史。光速不变是爱因斯坦相对论的基础。这个理论改变了我们对时间和空间的认识。

光具有波和粒子两种特性。这叫波粒二象性。光像波一样干涉、衍射。光也像粒子，一份一份的。每一份叫光子。光子有能量。光的颜色不同，光子能量不同。紫光光子能量高，红光光子能量低。光电效应证明光的粒子性。光照射金属，能把电子打出来。这就是光电效应。这个效应不能用波动解释，必须用粒子解释。爱因斯坦因为解释光电效应获得了诺贝尔奖。

现代物理研究离不开光。激光是非常强非常纯的光。激光可以做手术、切割金属、读取光盘。光谱分析通过物质发出的光研究其成分。每种元素的光谱像指纹一样独特。分析星光，可以知道恒星由什么元素构成。光学显微镜让我们看到细胞。电子显微镜用电子束代替光，能看到更小的东西。

量子光学研究光与物质的相互作用。这是一个前沿领域。科学家试图控制单个光子。这可以用来制造量子计算机。量子计算机计算能力非常强大。光也在精密测量中应用。用光的干涉可以测量极小的长度变化。引力波探测就用到了激光干涉。

我们的生活离不开光。视觉依赖光。生物钟受阳光调节。光治疗用于改善情绪。光导纤维用于医疗内窥镜，让医生看到身体内部。超市扫描条形码用激光。电影放映机用强光把图像投到银幕上。光存储技术用激光在光盘上读写数据。

光是电磁波的一部分。无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线都是电磁波。它们的本质相同，只是波长不同。可见光只是其中很小一段。我们的眼睛只能看到这一段。其他波段我们看不见，但可以用仪器探测。红外线能感受热量。紫外线能使荧光物质发光。X射线能穿透人体，用于拍片检查。

光是物理世界的基础。研究光就是研究世界如何运作。从筷子在水里弯曲，到星光穿越宇宙，原理是相通的。理解这些原理，让我们更好地认识自然，也创造更美好的生活。物理学把这些原理总结出来。公式和理论看起来很抽象，但都来自对日常现象的深入思考。光的故事还在继续。新的发现，新的应用不断出现。这是物理学的魅力。