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　　【調(diào)頻】

　　頻率調(diào)制是借改變載波的頻率變化而成，載波的振幅堅持恒定，因此在接收后，已調(diào)載波振幅的變化，基本不必再呈現(xiàn)于聲頻電波中，所以電雜波引起的振幅變化，完全沒有作用。這也表示不受雜波影響的頻率調(diào)制信號雜波比值，比振幅調(diào)變小得多，因此頻率調(diào)制發(fā)射機(jī)的功率雖低，也可以得到相同音質(zhì)的接收。再者，因為頻率調(diào)制載波的頻道，包括所傳送20～15 000赫的全部聲頻頻帶，所以頻率調(diào)變具有高度傳真性。頻率調(diào)制所需頻道的頻帶寬，比振幅射頻調(diào)制大。在發(fā)展頻率調(diào)制的同時，很寬的特高頻率的頻帶從（30～300兆赫）內(nèi)的信息傳送，已經(jīng)可得到了。頻率調(diào)制廣播所規(guī)定的總頻帶為88～108兆赫（即總頻帶寬為20 000千赫），每一廣播電臺所許可頻道的頻帶寬為200千赫；這表示在同一地區(qū)，可以同時有100家電臺存在。調(diào)頻也有它的毛病，如要達(dá)到調(diào)頻的作用，發(fā)射機(jī)的載波頻率必需要在一較寬的頻率波段內(nèi)偏移。雖然精良調(diào)頻廣播，并不需要發(fā)射機(jī)的頻率偏移達(dá)Zui高容許限度（指定中心頻率高低各75 000赫），但高傳真度性能的調(diào)頻廣播電臺差未幾都能接近這個限度。這樣寬的頻率規(guī)模在通用無線電廣播波段是無法容納的，故通用調(diào)頻發(fā)送指定于88～108兆赫之間。在這頻率波段中，調(diào)頻遭受到和電視觀眾所習(xí)知的同樣缺點，這便是調(diào)頻的接收主要只限于離發(fā)射天線視線距離內(nèi)，邊遠(yuǎn)區(qū)的接收后果，在天天內(nèi)的變化極大。調(diào)頻的另一缺陷是每一發(fā)射機(jī)需要一較寬的頻率波段，在波段重疊的情形下便只能收到Zui強(qiáng)的發(fā)射機(jī)。這樣便需要把全國各地發(fā)射機(jī)的工作頻率，細(xì)心地加以分配，以避免任何可能的重疊。

　　【諧振電路】

　　由于天線線圈中有各種廣播電臺的射頻波通過，所以必需選擇所盼望要的頻率，這種功效叫諧振，具有這種作用的電路叫諧振電路。這種電路是由線圈與電容器構(gòu)成。當(dāng)有高頻電流經(jīng)過天線時，因電磁感應(yīng)而在諧振線圈中也有高頻電流通過。這時，在天線與地線電路中，雖有各種頻流振蕩電流通過，可是，在諧振電路中，由于線圈與電容器的作用，只有某一種固定頻率的振蕩電流通過特殊多，這種現(xiàn)象叫電振蕩。某一特定線圈和特定電容器僅能諧振一個頻率，轉(zhuǎn)變調(diào)諧電路中的電感和電容值均可轉(zhuǎn)變諧振頻率。懂得此特征，就輕易清楚諧振電路如何選擇電臺。事實上沒有一個調(diào)諧體系是完善的，協(xié)調(diào)振頻率很接近的信號也將進(jìn)入收音機(jī)，達(dá)到揚聲器。不過收音機(jī)調(diào)諧的頻率信號，其聲音略比其他頻率為強(qiáng)。在射頻放大器的選擇性，是由它的調(diào)諧電路決議的，調(diào)諧電路中線圈的電阻越是比它的電抗低，則選擇性越高，線圈的選擇性通常以Q來表現(xiàn)稱之為品德因數(shù)，它即是線圈的電抗除以電阻。諧振回路一般作為收音機(jī)的輸入回路。

　　【檢波】

　　將接受電路中之高頻交變電流整流，便成為單向之脈動直流，以引起膜片振動。這種把無線電波訊號變成聲音信號的手腕，稱為檢波。凡具備單向傳導(dǎo)或一方向?qū)щ妰?yōu)于另一方向的工具，都可以提任檢波工作。解調(diào)制或檢波的程序正與調(diào)制的程序相反，檢波就是將在已調(diào)制載波所含的信號分出。關(guān)于對已調(diào)頻載波的檢波比較龐雜，通常先使已調(diào)頻載波成為等幅已調(diào)頻載波，以減低雜波，后將已調(diào)載波的頻率變化，改變成聲頻信號波幅變化。通常吸收電波聽筒膜片具有慣性，不能隨振動電流之頻率而振動（即使隨之振動也超越聽力范疇而無法覺察）；故需另置檢波器于諧振電路中，以使調(diào)幅波變?yōu)閱蜗蛎}動電流通入收話器中，再由此變?yōu)槁暡▊魅肴硕?。Zui常用的檢波器有晶體檢波器，二級管檢波器和真空管檢波器等等。

　　【傳真】

　　應(yīng)用電線或通過無線電發(fā)送不動圖象（信件、圖片、照片、報紙等）。傳真的原理與電視類似，不過由于不動圖像的發(fā)送可以延續(xù)足夠長的時光，所以圖像的分解速度及信號的發(fā)送速度都不請求很快。這種對圖象的復(fù)合與分解，都可以采取機(jī)械裝置；對于發(fā)送，可以采取相當(dāng)窄的頻帶，也就是可以利用普通的通訊線路，例如利用電話線路就可以傳真。宇航中拍攝的照相，都是采取電視的傳真照相，這些照片是利用電波傳送回來的“傳真照片”。傳真的照片是把傳送的照片改為電訊信號播放，由受信的接受站收取這些“電訊信號”，再改成照片，同時也可收取世界各地的傳真廣播，遇有重大消息時，可以收取照片，再行轉(zhuǎn)印成的消息照片分發(fā)，這種照片的價值及其功用是很高的。它的傳送方式如圖3－88所示。發(fā)放照片傳真的處所，是先把照片卷在一個圓形筒上，這個圓筒以必定的速度旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的畫面上，依附一個很渺小的光點，以掃描的方法掃過全部畫面。照片的影像可以看做是由無數(shù)個深淺不同的小點組成，所以當(dāng)掃描的光點掃到照耀照片上的某個小點時，小點較淺的地方反射強(qiáng)，而在較暗地方反射弱。其光線反射的亮度不同，便由光電管（把光線變成電信號的電子管）反射光的強(qiáng)弱改變?yōu)殡娏鞯淖兏Ｓ谑?，照片的圖象被改變?yōu)殡娪嵦?。電訊信號再通過發(fā)信機(jī)將電波傳布到很遠(yuǎn)的地方。受信一方的裝備，恰好和發(fā)信地相反，把電流的變化改做強(qiáng)弱的光線，就可以在感光膠片上得到畫片的底片，所以，受信的一方也要有如發(fā)信處所的那樣圓筒，用同樣速度旋轉(zhuǎn)；在圓筒上套上感光片，為防止其他光線的干擾，圓筒必需裝在暗箱里。受信的吸收機(jī)收到發(fā)來的電信時，把強(qiáng)弱不同的電信號變?yōu)閽呙韫恻c的強(qiáng)弱變更，光點掃到感光的不同部位，發(fā)生不同的曝光后果，從而得到從遠(yuǎn)方傳送來的傳真照片。

　　【雷達(dá)】

　　雷達(dá)是利用無線電技巧進(jìn)行偵查和測距的設(shè)備。它可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并可決定其存在的距離及方向。雷達(dá)將無線電波送出，然后經(jīng)遠(yuǎn)距離目的物的反射，而將此能量送回雷達(dá)的記發(fā)機(jī)。記發(fā)機(jī)與目標(biāo)物間的距離，可由無線電波傳雷達(dá)的目的物，再由目的物回到雷達(dá)所需的時間計算出。雷達(dá)的根本原理與無線電通信體系的原理同時被人所發(fā)明，赫茲與馬可尼兩人都曾用超短波實驗其反射情況，這也就是所謂雷達(dá)回波。赫茲用金屬平面及曲面證明，電波的反射完全合乎光的反射定律。同時赫茲度量脈沖的波長及頻率，并已計算其速度也發(fā)現(xiàn)與光相同，這也就是所謂的電磁輻射。雷達(dá)送出短暫的電波訊號的程序，稱為脈沖程序。雷達(dá)的基礎(chǔ)作用原理有些類似于聲波的回聲。唯一與聲波丈量距離的不同點，在于雷達(dá)系統(tǒng)具有一指示器，唆使器中包括有一個與電視收像管雷同的觀察管。此管可將雷達(dá)所發(fā)出的脈沖及回波，同時顯示于其標(biāo)有距離的基線上。還有其他指示器，使雷達(dá)借天線所搜索的材料，制成一個圖，從圖上立即可以定出目標(biāo)物的區(qū)域距離及方向。因為雷達(dá)的作用完整是借電波的反射原理而成，所以必須用頻率在1000兆赫到10 000兆赫的類光微波方行。雷達(dá)所發(fā)射的電波可借拋物面形的反射器，使其成為極度聚焦的波束，這就像探照燈所射出的光束一樣。此波束借旋轉(zhuǎn)天線及拋物體形反射器的精密把持，有體系地對空間進(jìn)行搜索。當(dāng)波束從目標(biāo)物反回來時，天線所指的方向，就表示目標(biāo)物對天線的程度方位角。以角度為單位所表示的程度方位角，通常都顯示于指示器上。為了決定目標(biāo)物與雷達(dá)間的距離，雷達(dá)的發(fā)射脈沖距接受到回小的時間，必須準(zhǔn)確測定。因為雷達(dá)電波在空中以每秒約30萬公里的光速進(jìn)行，因此在每微秒的時間內(nèi)，電波行進(jìn)約為300米。由于雷達(dá)脈沖必須從雷達(dá)行至目標(biāo)物，再由目標(biāo)物回到雷達(dá)，但目標(biāo)物距雷達(dá)的距離，為雷達(dá)脈沖總行程的一半。約為每微秒150米。此時間可利用電子束在陰極射線管的屏幕上，以直線掃描唆使出。借電子束，以已知變動率（如以每微秒0.01米）作程度傾向，因此電子束打在螢光屏上所留的痕跡，就形成一個時間標(biāo)度，或直接用尺，來表示。如雷達(dá)天線送出一個1微秒長的脈沖，同時指示器的陰極射線管電子束在屏幕上，以每100微秒0.0254米的變動率開端掃描。再假設(shè)雷達(dá)脈沖在30000米的距離從一飛機(jī)反射回到線。當(dāng)1微秒長的脈沖分開天線的同時，在雷達(dá)指導(dǎo)器的左側(cè)也顯示出一個0.025厘米長的主脈沖（發(fā)射脈沖）。由天線發(fā)射的脈沖，到飛機(jī)進(jìn)行了30000米的距離，需時100微秒，然后反回天線也需100微秒。結(jié)果微弱的脈沖回波也顯示于指示器上，其與主脈沖之間有5厘米的距離，或指示為200微秒。由于脈沖本身有1微秒的長度，所以量度距離時，必須量度兩脈沖的前緣間距離。由于回波信號太弱，所以一個單一回波信號顯示于指示器，很難被發(fā)現(xiàn)。因此回波信號，必須于每秒內(nèi)，在指示器上反復(fù)顯示數(shù)次，顯示的辦法是借電子束隨天線掃描的速率（通常天線以每分鐘15到20轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動）在唆使器上掃描而得。雷達(dá)無論在平時及戰(zhàn)時，都已被普遍的應(yīng)用。在二次世界大戰(zhàn)時應(yīng)用雷達(dá)的目標(biāo)，只是為了預(yù)知敵機(jī)的接近。用于預(yù)警網(wǎng)的預(yù)警雷達(dá)，預(yù)警雷達(dá)天線都是極大的轉(zhuǎn)動拋物面形反射天線，或靜止雙極矩陣天線。戰(zhàn)時雷達(dá)的運用很快就被擴(kuò)大到地面攔阻節(jié)制，以及高射炮和探照燈的方向掌握等。這些所謂的射擊節(jié)制雷達(dá)不僅能察知敵機(jī)的所在，并能主動決定高射炮的發(fā)射方向及使其發(fā)射。由于雷達(dá)可度量其與目標(biāo)物間的距離，當(dāng)然也可以從飛機(jī)上丈量距地面的垂直高度。常用的各種脈沖式雷達(dá)就可度量一架飛機(jī)的高度，供飛翔員飛翔的參考。然而對很低的高度（低于1000米），因距離太近，脈沖式雷達(dá)的回波有與其發(fā)射出的主脈沖合并的趨勢。因此大多數(shù)雷達(dá)測高儀都不用脈沖輸出，而用等幅調(diào)頻電波。雷達(dá)測高儀的發(fā)射天線，送出一垂直無線電波束，此電波的頻率持續(xù)不斷的變化。當(dāng)信號分開發(fā)射天線的瞬間，其信號的頻率為某一頻率。然后當(dāng)信號由地反射回到測高儀的吸收天線后，因接收機(jī)內(nèi)有一相位辨別器（或簡稱為鑒相器），鑒相器可將接收到的回波，與正在發(fā)射出的信號頻率（或相角）作一比較。因為當(dāng)回波回到接收天線，已經(jīng)過了一段時間，當(dāng)然此時發(fā)射天線所發(fā)信號的頻率，也已轉(zhuǎn)變。利用已知每秒周數(shù)的頻率偏差，就可決議出電波由發(fā)射天線到地，在回到接收天線的時間，因此可盤算出飛機(jī)距地的高度。關(guān)于電波往來所需的時間與相應(yīng)的高度，事先已經(jīng)算出，并直接標(biāo)示在指導(dǎo)器上，所以可以直接從指導(dǎo)器上讀出飛機(jī)的高度數(shù)值。除此之外，雷達(dá)還可以用在飛機(jī)和船舶的導(dǎo)航，作為某一城市、機(jī)場，高山或某一特定點的分辨符號用的雷達(dá)指標(biāo)，都已事先標(biāo)示于航行圖上。

　　【通信衛(wèi)星】

　　火箭、飛彈、太空航具，或其他人造物體被置入繞地球公轉(zhuǎn)之軌道上者，均稱為人造衛(wèi)星。而作為通訊用的衛(wèi)星則稱為“通訊衛(wèi)星”。通訊衛(wèi)星有兩種，被動的和主動的。被動的通訊衛(wèi)星僅僅是一具反射器。播送站向那衛(wèi)星發(fā)射訊號，這訊號被傳送到地面上另一個遠(yuǎn)遠(yuǎn)的接收站。主動的通訊衛(wèi)星接收訊號后，把它增強(qiáng)，再把它發(fā)送出去。它們包括有接收、增強(qiáng)和播送的設(shè)備，以特別的電池或太陽能電池作動力。為了把通訊微波信號，傳送得更遠(yuǎn)，經(jīng)常采用同步通訊衛(wèi)星。所謂同步衛(wèi)星，是指衛(wèi)星經(jīng)發(fā)射后，它與地球某點的相干位置不變，實際上這些衛(wèi)星并非在那里靜止不動，因為要達(dá)到同步的目標(biāo)，衛(wèi)星必定要以和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同的速度繚繞地球轉(zhuǎn)動。根據(jù)開普勒第三定律，衛(wèi)星繞地球的周期因其平均軌道高度增添而增加。故在某一定高度時可期望致使衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期雷同，如此則衛(wèi)星與地球某點之相干地位可以不變，這個高度大約是35783公里。此種高度的衛(wèi)星稱為同步衛(wèi)星。嚴(yán)厲說來，僅是高度這一請求還不夠，而必須又是在赤道面中圓形軌道上的衛(wèi)星才真正能與地球某點相干位置不變。需要正圓形軌道是根據(jù)開普勒第二定律而來，此定律闡明衛(wèi)星在橢圓軌道上時其速度永遠(yuǎn)在改變，在Zui低點時為Zui高速，Zui高點時為Zui低速，故在橢圓軌道上的同步衛(wèi)星，因為速率不定的結(jié)果，對地球上某點時而偏東時而偏西。衛(wèi)星在赤道面軌道運行時稱之為赤道軌道，如果軌道平面與赤道面成一個角度時，這個同步衛(wèi)星稱之為傾斜同步衛(wèi)星，這時衛(wèi)星對地球上某一點來說會時而偏北時而偏南。以這樣的同步衛(wèi)星作為通信用的衛(wèi)星就稱之為“同步通訊衛(wèi)星”由于這種衛(wèi)星和地球上的某一地區(qū)處于同步，如果在赤道上空36000公里以外的高處，設(shè)置三顆同步衛(wèi)星，就可以把微波信號傳到全世界的任何地域。

　　【電子計算機(jī)】

　　電子計算機(jī)包含模仿計算機(jī)和數(shù)字計算機(jī)兩大類，都具有度量和計算的簡略觀念。然而通常所指的計算機(jī)，都指數(shù)字計算機(jī)而言。實際上，每架大型的數(shù)字計算機(jī)，包含有成千個恒溫器，求積計和小型模仿計算機(jī)，這些儀器都是以度量他量，來計算某量的。電子計算機(jī)的結(jié)構(gòu)極為龐雜，通常可分為輸入、輸出、記憶、計算及節(jié)制五大部分。又記憶、計算及掌握三大部分稱之為“中心處置機(jī)”。圖3－89為其方框圖。電子計算機(jī)的計算，是有一定的法則。通常它在作計算或邏輯運算時，已有一部分的法則儲存于電子計算機(jī)中，其余的法則如數(shù)目字或指令，則由外界輸入。因此，電子計算機(jī)在作運算時，必須將很多輸入材料事先存儲于記憶單位，然后再根據(jù)需要，依次自儲存單位取出，進(jìn)行計算。如圖3－89記憶單位與計算單位是相互溝通的，記憶單位所存儲的材料，送入計算單位中，經(jīng)過運算后的結(jié)果，再送回記憶單位儲存。此外，指令履行的先后順序，必須根據(jù)需要而且有一定的規(guī)矩，因此電子計算機(jī)除了以上兩單位外，必須有一把持單位，來履行所需要的指令。經(jīng)過計算的結(jié)果，并不能永遠(yuǎn)儲存于記憶單位，必須取出，而用數(shù)目字或字母表達(dá)于報表或卡片上。電子計算機(jī)的功效，除了可以猜測變幻無常的景象、進(jìn)行醫(yī)療診斷，輔助領(lǐng)導(dǎo)人們到月球去，增強(qiáng)各大城市之間的通訊等。電子計算機(jī)還有繪制建筑圖樣和貿(mào)易圖表的才能，并被用來繪制各種美術(shù)圖案?，F(xiàn)在電子計算機(jī)已成為現(xiàn)代化辦公室不可缺乏的手腕，在發(fā)達(dá)的國度電子計算機(jī)已是入家庭和生涯中。

　　【電子顯微鏡】

　　是一種電子儀器裝備，可用來具體研究電子發(fā)射體表面電子的放射情況。其放大倍數(shù)和分辯率都比光學(xué)顯微鏡高得多。因為普通光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)和分辯率有限，無法觀測到渺小物體。以電子束來取代可見光束，視察物體時，分辯率就沒有波長要在可見光譜之內(nèi)的限制，不過電子透鏡無法作得像光學(xué)透鏡那樣完善。因此理論上，電子顯微鏡所具有的辨別率并不可靠。目前電子顯微鏡的分辨率可達(dá)10-7厘米（約為原子直徑的兩倍）。通常電子顯微鏡的放大率是200～200 000倍，再經(jīng)照相放大可達(dá)1000 000倍。電子顯微鏡有兩大類：（1）發(fā)射型。（2）電磁、靜電掃描型。前者用于研究電子放射現(xiàn)象；后者用以增添普通光學(xué)顯微鏡的利用范疇。1924年法國物理學(xué)家德布洛意指出電子和其他的粒子也都具有和光相似的波動性質(zhì)。他還求出了盤算它們波長的公式。

　　式中m是粒子的質(zhì)量而v是它的速度，h是普朗克常數(shù)。此公式發(fā)現(xiàn)的年代較早，后來由美國科學(xué)家德維生及革末用試驗證實其準(zhǔn)確性。既然準(zhǔn)確，也就告知人們：固然電子是一種可稱重量，可數(shù)數(shù)目，可以被電子槍發(fā)射的粒子，但它同時又是一種波。從公式中我們可以看到，如果使電子活動的速度十分偉大的話，它就可以顯明地顯示出波長極短的波動性。假如在光學(xué)顯微鏡中被視察物的大小比光波波長還小的話，人們就不能辨別出來。在適用上通常取波長λ的三分之一作為限度，光波波長約在6×10-5厘米左右，它的三分之一就是2×10-5厘米了。然而，有很多科學(xué)家急待觀察的微小顯微鏡如病毒體、膠體粒子及結(jié)晶構(gòu)造的大小都在這限度以下，既然如此，如果我們把一顆活動中的電子加速，使它發(fā)生宏大的速度，從而有極短的波長，則應(yīng)用此原理制成的電子顯微鏡就能察看到極渺小的物體了。把電子加速的措施是在真空中加上若干萬伏的高電壓，電子就會以極快的速度射出，其波長可能會到達(dá)4×10-10厘米這樣短的長度，也就是說：電子顯微鏡

　　是理論上的成果，在實際上由于儀器等等原因，不可能到達(dá)這樣幻想的田地。但無論如何，電子顯微鏡已可以放大五萬倍以上；而有些優(yōu)良到可將物體放大十萬倍。電子顯微鏡中有一個電子槍，電子在槍集束射出，正像光學(xué)顯微鏡中利用光學(xué)透鏡的成像作用得到顯微的放大像一樣，在電子顯微鏡中用磁透鏡，使電子束會聚成像。我們把一片待觀察的物體，例如一片很薄的晶體，放在電子顯微鏡中，電子束會就射向這片物體上，在一塊熒光幕上就會得到一個放大的影像。如果在電子顯微鏡中用感光的底片取代熒幕的話就可以得到一張微觀世界的可貴圖片。而一些特殊好的電子顯微鏡，甚至可以視察到一些巨分子的構(gòu)造！這些圖片在科學(xué)研究上的價值十分重大。當(dāng)然，在電子顯微鏡中不會這樣簡略，它要涉及電子射線通過物體產(chǎn)生不同的散射而造成明暗不同的影響。Zui近，有些電子顯微鏡是利用電子束的反射來觀察較厚的物體例如病菌、病毒及其他極微小物體的巨分子組織。而Zui新的顯微鏡用的卻不是電子顯微鏡，而是離子顯微鏡借以達(dá)到更短的波長，米勒曾經(jīng)利用氦的離子顯微鏡勝利地拍攝到金屬表面的單獨分子活動！這種離子顯微鏡可以辨別原子之間相隔百萬分之二十七厘米的空隙，它是目前顯微鏡中Zui好的一種。

　　【光學(xué)】

　　物理學(xué)的一個部分。光學(xué)的義務(wù)是研究光的天性，光的輻射、傳播和接收的規(guī)律；光和其他物質(zhì)的相互作用（如物質(zhì)對光的接收、散射、光的機(jī)械作用和光的熱、電、化學(xué)、生理效應(yīng)等）以及光學(xué)在科學(xué)技巧等方面的應(yīng)用。17世紀(jì)末，牛頓倡立“光的微粒說”。當(dāng)時，他用微粒說解釋觀察到的很多光學(xué)現(xiàn)象，如光的直線性傳播，反射與折射等，后經(jīng)證明微粒說并不準(zhǔn)確。1678年惠更斯創(chuàng)立了“光的波動說”。波動說歷時一世紀(jì)以上，都不被人們所器重，完整是人們受了牛頓在學(xué)術(shù)上權(quán)威的影響所致。當(dāng)時的波動說，只知道光線會在碰到棱角之處發(fā)生曲折，衍射作用的發(fā)明尚在其后。1801年楊格就光的另一現(xiàn)象（干涉）作實驗（詳見詞條：楊氏干涉實驗）。他讓光源S的光照亮一個狹長的縫隙S1，這個狹縫就可以看成是一條修長的光源，從這個光源射出的光線再通過一雙狹縫以后，就在雙縫后面的屏幕上形成一連串明暗交替的光帶，他解釋說光線通過雙縫以后，在每個縫上形成一新的光源。由這兩個新光源發(fā)出的光波在抵達(dá)屏幕時，若二光波波動的位相相同時，則互相疊加而呈現(xiàn)加強(qiáng)的明線光帶，若位相相反，則相互抵消表示為暗帶。楊格的實驗解釋了惠更斯的波動說，也斷定了惠更斯的波動說。同樣地，19世紀(jì)有關(guān)光線繞射現(xiàn)象之發(fā)現(xiàn)，又支撐了波動說的真實性。繞射現(xiàn)象只能借波動說來作滿足的解釋，而不可能用微粒說解釋。20世紀(jì)初，又發(fā)現(xiàn)光線在投到某些金屬表面時，會使金屬表面開釋電子，這種現(xiàn)象稱為“光電效應(yīng)”。并發(fā)現(xiàn)光電子的發(fā)射率，與照耀到金屬表面的光線強(qiáng)度成正比。但是如果用不同波長的光照射金屬表面時，照射光的波長增長到一定限度時，既使照射光的強(qiáng)度再強(qiáng)也無法從金屬表面釋放出電子。這是無法用波動說解釋的，因為根據(jù)波動說，在光波的照耀下，金屬中的電子隨著光波而振蕩，電子振蕩的振幅也隨著光波振幅的加強(qiáng)而加大，或者說振蕩電子的能量與光波的振幅成正比。光越強(qiáng)振幅也越大，只要有足夠強(qiáng)的光，就可以使電子的振幅加大到足以解脫金屬原子的約束而開釋出來，因此光電子的開釋不應(yīng)與光的波長有關(guān)。但實驗結(jié)果卻違背這種波動說的解釋。愛因斯坦通過光電效應(yīng)樹立了他的光子學(xué)說，他認(rèn)為光波的能量應(yīng)當(dāng)是“量子化”的。輻射能量是由許許多多分立能量元組成，這種能量元稱之為“光子”。光子的能量決定于方程

　　E=hν

　　式中E=光子的能量，單位焦耳

　　h=普朗光常數(shù)，等于6.624×10-34焦耳·秒

　　ν=頻率。即每秒振動數(shù)。ν=c／λ，c為光線的速度，λ為光的波長?，F(xiàn)代的觀念，則以為光具有微粒與波動的雙重性情，這就是“量子力學(xué)”的基本。在研究和運用光的知識時，常把它分為“幾何光學(xué)”和“物理光學(xué)”兩部分。適應(yīng)不同的研討對象和實際須要，還樹立了不同的分支。如光譜學(xué)，發(fā)光學(xué)、光度學(xué)，分子光學(xué)、晶體光學(xué)，大氣光學(xué)、生理光學(xué)和重要研究光學(xué)儀器設(shè)計和光學(xué)技巧的利用光學(xué)等等。

　　【光】

　　嚴(yán)厲地說，光是人類眼睛所能觀察到的一種輻射。由實驗證實光就是電磁輻射，這部分電磁波的波長范疇約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺，但可以用光學(xué)儀器或攝影方式往量度和探測這種發(fā)光物體的存在。所以在光學(xué)中光的概念也可以延長到紅外線和紫外線范疇，甚至X射線均被以為是光，而可見光的光譜只是電磁光譜中的一部分。

　　【光源】

　　物理學(xué)上指能發(fā)出一定波長規(guī)模的電磁波（包含可見光與紫外線、紅外線和X光線等不可見光）的物體。通常指能發(fā)出可見光的發(fā)光體。凡物體自身能發(fā)光者，稱做光源，又稱發(fā)光體，如太陽、恒星、燈以及燃燒著的物資等都是。但像月亮表面、桌面等依附它們反射外來光才干使人們看到它們，這樣的反射物體不能稱為光源。在我們的日常生涯中離不開可見光的光源，可見光以及不可見光的光源還被普遍地運用到工農(nóng)業(yè)，醫(yī)學(xué)和國防現(xiàn)代化等方面。光源重要可分為：熱輻射光源，例如太陽、白熾燈、炭精燈等；氣體放電光源，例如，水銀燈、熒光燈等。激光器是一種新型光源，具有發(fā)射方向集中、亮度高，相關(guān)性優(yōu)勝和單色性好的特色。

　　【幾何光學(xué)】

　　光學(xué)中以光的直線傳播性質(zhì)及光的反射和折射規(guī)律為基礎(chǔ)的學(xué)科。它研究一般光學(xué)儀器（如透鏡、棱鏡，顯微鏡、看遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)）的成像與打消像差的問題，以及專用光學(xué)儀器（如攝譜儀、測距儀等）的設(shè)計原理。嚴(yán)厲說來，光的流傳是一種波動現(xiàn)象，因而只有在儀器的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)大于所用的光的波長時，光的直線傳布的概念才足夠準(zhǔn)確。由于幾何光學(xué)在處置成像問題上比擬簡略而在大多數(shù)情形下足夠精確，所以它是設(shè)計光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。

　　【物理光學(xué)】

　　光學(xué)中研討光的天性以及光在媒質(zhì)中傳布時各種性質(zhì)的學(xué)科。物理光學(xué)過往也稱“波動光學(xué)”，從光是一種波動動身，能闡明光的干預(yù)、衍射和偏振等現(xiàn)象。而在赫茲用試驗證實了麥克斯韋關(guān)于光是電磁波的假說以后，物理光學(xué)也能在這個基本上說明光在流傳進(jìn)程中與物資產(chǎn)生相互作用時的部分現(xiàn)象，如接收，散射和色散等，而且獲得必定勝利。但光的電磁理論不能說明光和物資相互作用的另一些現(xiàn)象，如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)及各種原子和分子發(fā)射的特點光譜的規(guī)律等；在這些現(xiàn)象中，光表示出它的粒子性。本世紀(jì)以來，這方面的研討形成了物理光學(xué)的另一部分“量子光學(xué)”。

　　【光線】

　　光源發(fā)出之光，通過均勻的介質(zhì)時，恒依直線進(jìn)行，叫做光的直進(jìn)。此依直線前進(jìn)之光，代表其前進(jìn)方向的直線，稱之為“光線”。光線在幾何光學(xué)作圖中起著主要作用。在光的直線傳播，反射與折射以及研究透鏡成像中，都是必不可少且要重復(fù)用到的根本手腕。應(yīng)注意的是，光線不是實際存在的實物，而是在研究光的行進(jìn)過程中細(xì)窄光束的抽象。正像我們在研究物體運動時，用質(zhì)點作為物體的抽像相似。

　　【日蝕】

　　指地球進(jìn)入月球的本影中，太陽被掩蔽的情況。當(dāng)太陽、月球和地球在同一條直線上時便會產(chǎn)生。月球每月都會處于太陽與地球之間，不過日食并不能每月看到，這是由于白道（月球的軌道）平面對地球軌道有5°的傾角。月球可能時而在黃道之上或時而在黃道之下，故其暗影不能落在地球上。只有當(dāng)太陽、月球和地球在一直線內(nèi)，才干產(chǎn)誕辰蝕。假如地球的某一部分在月影之內(nèi)，即發(fā)誕辰蝕；日蝕有全蝕、偏蝕、環(huán)蝕三種。地球上的某些地方正位于月球的影錐之內(nèi)（即在基礎(chǔ)影之內(nèi)）這些處所就能觀看到日全蝕。錐外虛影所射到的地方（即半影內(nèi)的地方）則看到偏蝕。月球離地球較遠(yuǎn)的時候，影錐尖端達(dá)不到地面，這時從圓錐的延伸線中心部分看太陽的邊沿，還有狹小的光環(huán)，這就是產(chǎn)生的環(huán)蝕現(xiàn)象。環(huán)蝕在亞洲，一百年中只能遇見十幾次，在一個小地域欲見環(huán)蝕者，數(shù)百年也難得有一次機(jī)遇。月影投到地面上，急速向西走，所以某一地點能夠看見的全蝕時光非常的短，Zui長不過七分半鐘，均勻約3分。日全蝕帶的寬度，均勻約160公里。在某一地點能夠看見日全蝕的機(jī)遇，非常的少；均勻360年只有一次。日全蝕的機(jī)遇雖少，而須要觀測和研究的問題甚多。例如日月相切時刻的測定。愛因斯坦引力說的證實等等。

　　【木星】

　　在我國古代稱之為歲星，是九大行星中Zui大也Zui重的行星，它的直徑比地球的直徑大11倍，它的質(zhì)量也比地球重317倍。它的自轉(zhuǎn)周期為9.842小時，是所有行星中Zui快的一個。木星上的大氣散布很遼闊，其組成含氫（H2）氮（N2）、沼氣（甲烷CH4）及氨氣（NH3），因此，其表面完整為陰暗所覆蓋著。木星離地球的距離為628 220 000公里，它的赤道直徑為142 804公里，比地球要大11倍。固然它是太陽系Zui大的一顆行星，但它卻有Zui短的自轉(zhuǎn)周期，比起地球的一天短了14小時6分鐘；故知它是以極其驚人的速度不停地自轉(zhuǎn)著，就是在其赤道上的某一質(zhì)點Zui少也以時速45 000公里的速度卷旋前進(jìn)著。離心力在赤道地帶也大得驚人，結(jié)果便造成赤道的凸出，使此行星變成如一個壓扁的橙子一樣。木星有四顆大衛(wèi)星，被命名為木衛(wèi)一、木衛(wèi)二…，都能用小望遠(yuǎn)鏡看到，甚至有人能用肉眼觀察到。顯然它們的體積一定相當(dāng)可觀，它們的直徑木衛(wèi)一約是3719公里，木衛(wèi)二約是3139公里，木衛(wèi)三約是5007公里，木衛(wèi)四約是5184公里。在這四顆衛(wèi)星中，Zui靠近木星表面的一顆就是木衛(wèi)一。由于宏大的衛(wèi)星引力。木衛(wèi)一只能以42小時半的時光圍繞木星一周。在這些木衛(wèi)圍繞木星的進(jìn)程中，它們有時在木星之后所謂被掩，有時在木星的昏暗面，稱為蝕，有時在木星前叫作凌犯。

　　【月蝕】

　　當(dāng)?shù)厍蛭挥谔柡驮虑蛑g而且是滿月時，進(jìn)入地影的月球，就會發(fā)生月蝕。月球全體走到地影中的時候，叫做全蝕；只有一部分進(jìn)入本影的時候，叫做偏蝕。月全蝕的時候可分做五象，當(dāng)月球和本影第一次外切的時候，叫做初虧；第一次內(nèi)切的時候叫做蝕既；月心和本影中心距離Zui近的時候，叫做蝕甚；當(dāng)月球和本影第二次內(nèi)切的時候，叫做生光；第二次外切的時候叫做復(fù)圓。偏蝕時，只有初虧、蝕甚、復(fù)圓三種現(xiàn)象。月蝕現(xiàn)象一定發(fā)生于望（陰歷十五）的時候；但是望的時候，未必發(fā)生月蝕。這是由于白道（月球運行軌道）和黃道（地球運行的軌道）不相一致的緣故。但望時的月球如果距離交點太遠(yuǎn)，將不能發(fā)生月蝕；必需在某一定距離之內(nèi)，才可以發(fā)生月食，這一定的界線，叫做月蝕限；這限界是隨日、月、地球的間隔和白道交角的變更而略有變動，Zui大值為12.2°，Zui小值為9.5°。月蝕Zui長時共保持3小時40分，其中1時40分為全蝕，其余兩小時為偏蝕。月蝕如在地平以上發(fā)生，則因地球自轉(zhuǎn)，故可看法區(qū)超過半個地球。月全蝕時因地球大氣反射紅光進(jìn)入地影，故可見古銅色微光之月面。月蝕次數(shù)雖較少，但見蝕帶極廣，而日蝕帶狹小，故同一地域之居民，看見月蝕之次數(shù)較日蝕多。

　　【光速】

　　一般指光在真空中的傳播速度。真空中的光速是物理學(xué)的常數(shù)之一，它的特點是：（1）一切電磁輻射在真空中傳播的速率相同，且與輻射的頻率無關(guān)；（2）無論在真空中還是在其他物質(zhì)媒質(zhì)中，無論用什么方法也不能使一個信號以大于光速c的速率傳播；（3）真空中光速與用以進(jìn)行觀測的參照系無關(guān)。如果在一伽利略參照系中觀察到某一光信號的速率為c=2.99793×1010厘米／秒，那么，在相對此參照系以速度v平行于光信號運動的另一個伽利略參照系中，所觀測到的光信號一定也是c，而不是c＋v（或c-v），這就是相對論的基礎(chǔ)；（4）電磁學(xué)理論中的麥克斯韋方程和羅倫茲方程中都含有光速。當(dāng)用高斯單位來寫出這兩個方程時，這一點特殊顯明。光在真空中的速度為c，在其他媒質(zhì)中，光的速度均小于c，且隨媒質(zhì)的性質(zhì)和光波的波長而不同。

　　【光速之測定】

　　伽利略曾經(jīng)建議，使光行一段7.5千米的路程以測定其速度，但因所用的裝備不完美而未勝利。此后，直到1675年，丹麥學(xué)者羅默在巴黎求得光速之可用數(shù)值。羅默把他的觀察擴(kuò)大到宇宙之間，而其所用的研究對象則為木星衛(wèi)星的成蝕。這些衛(wèi)星之中Zui內(nèi)層的

　　因此，每經(jīng)過此一周期之間隔，M便再次進(jìn)入木星J之暗影中，而使地球上的觀察者暫時無法看到它。羅默發(fā)明，當(dāng)?shù)厍駿圍繞太陽S作公轉(zhuǎn)

　　木星衛(wèi)星的成蝕要遲14秒鐘會才發(fā)生；又當(dāng)?shù)厍蛟谕粫r間（即

　　至于木星衛(wèi)星的實際繞轉(zhuǎn)周期，則可依據(jù)地球公轉(zhuǎn)到E5或E8時所作之觀測求得。羅默認(rèn)為此一現(xiàn)象，確切是由于地球從E1運行到W2之時，光之進(jìn)行必須跟在地球后面追趕上去，而當(dāng)?shù)厍蛴蒃6運行到E7時，則光之進(jìn)行可對著地球迎著遇上所致。由此可知，E1與E2或E6與E7之間的距離，與地球在木星的衛(wèi)星繞木星一周所需要的時間內(nèi)運行的路程相符合。因為地球公轉(zhuǎn)速度為30千米／秒，所以此二距離都是等于42.5×60×60×30（千米），約為，4 600 000千米。這闡明光須要多走14秒鐘始能遇上地球由E1至E2的這一段距離；另一方面它在地球由E6至E7向光迎頭遇上的這段距離中，光之行進(jìn)卻能省下14秒鐘。由此得到光速約稍大于300 000千米／秒（4 600 000／14≈328 000千米／秒）。當(dāng)?shù)厍蛴蒃2闊別木星而持續(xù)運轉(zhuǎn)至E3、E4…等處時，那么當(dāng)靠近E5時，則每次成蝕延遲之時間相繼地累積起來，直到地球漸近于E5時成蝕延遲時間逐漸減少為零了（此乃由于木星與地球間的距離之增添，由于接近E5而漸漸減少，終于抵達(dá)E5而趨于零所致）。故成蝕延遲之時間，當(dāng)?shù)厍蛟诎肽曛杏蒃8運轉(zhuǎn)至E5時，每次成蝕延遲時間相加起約等于1000秒。這也就是光從木星達(dá)到E5和光從木星達(dá)到E8這兩段行程所需的時間差（亦即光行經(jīng)地球公轉(zhuǎn)軌道直徑E5E8所需之時間）。由天文學(xué)上可知地球公轉(zhuǎn)的軌道這直徑為d=300 000 000千米；利用此數(shù)值盤算出的光速為

　　這一數(shù)值要比根據(jù)每持續(xù)兩次木星衛(wèi)星成蝕之時差所求得的光速更可靠一些。羅默測出的光速c=315 000千米／秒，和現(xiàn)在科學(xué)家采用更較精致的量度方法在真空中求得之光速的數(shù)值c=299 696±4千米／秒，實極接近。c=299 796這個數(shù)值是美國物理學(xué)家邁克耳孫測出的。在激光得以普遍應(yīng)用以后，開端利用激光丈量光速。其辦法是測出激光的頻率和波長，應(yīng)用

　　c=λν

　　計算出光速c，目前這種辦法測出的光速是Zui準(zhǔn)確的。根據(jù)1975年第15屆國際計量大會決定，把真空中光速值定為

　　c＝299 792 458米／秒。

　　在通常應(yīng)用多取c=3×108米／秒。

　　【邁克耳孫】 Michelson（1852～1931年）美國物理學(xué)家。他發(fā)明的邁克耳孫干預(yù)儀對光學(xué)和近代物理學(xué)是一宏大的貢獻(xiàn)。它不但可用來測定渺小長度、折射率和光波波長等，也是現(xiàn)代光學(xué)儀器如付立葉光譜儀等儀器的主要組成部分。他與美國化學(xué)家莫雷（1838～1923年）在1887年應(yīng)用這種干預(yù)儀，作了有名的“邁克耳孫—莫雷實驗，這一實驗成果否認(rèn)了以太的存在，從而奠定了相對論的實驗基本。1926年用多面旋鏡法比擬精密地測定了光的速度。

　　【光的直線傳播定律】

　　光在均勻媒質(zhì)中是沿著直線傳播的。因此，在點光源（即其線度和它到物體的距離相比很小的光源）的照明下，物體的輪廓和它的影子之間的關(guān)系，相當(dāng)于用直線所做的幾何投影。光的直線傳播定律是人們從實踐中總結(jié)出來的。而直線這一概念本身，顯然也是由光學(xué)的察看而發(fā)生的。作為兩點間的Zui短間隔是直線這一幾何概念，也就是光在均勻媒質(zhì)中沿著它流傳的那條線的概念。所以自古以來，在實驗上檢討產(chǎn)品的平直水平，均以視線為準(zhǔn)。但是，光的直線傳播定律并不是在任何情形下都是實用的。假如我們使光通過很小的小孔，則

　　我們只能得到一個輪廓有些含混的小孔的像?？自叫?，像越隱約。當(dāng)孔

　　而引起的。

　　【光的反射】

　　光碰到物體或碰到不同介質(zhì)的接壤面（如從空氣射入水面）時，光的一部分或全體被表面反射回往，這種現(xiàn)象叫做光的反射，由于反射面的平坦水平，有單向反射及漫反射之分。人能夠看到物體正是由于物體能把光“反射”到人的眼睛里，沒有光照明物體，人也就無法看到它。

　　【光的反射定律】

　　在光的反射進(jìn)程中所遵照的規(guī)律：（1）入射光線、反射光線與法線（即通過入射點且垂直于入射面的線）同在一平面內(nèi)，且入射光線和反射光線在法線的兩側(cè)；（2）反射角等于入射角（其中反射角是法線與反射線的夾角。入射角是入射線與法線的夾角）。在同一條件下，如果光沿本來的反射線的逆方向射到界面上，這時的反射線一定沿本來的入射線的反方向射出。這一點謂之為“光的可逆性”。

　　【漫反射】

　　當(dāng)一束平行的入射光線射到粗糙的表面時，因面上凹凸不平，所以進(jìn)射線固然互相平行，由于各點的法線方向不一致，造成反射光線向不同的方向無規(guī)矩地反射，這種反射稱之為“漫反射”或“漫射”。這種反射的光稱為漫射光。很多物體，如植物、墻壁、衣服等，其表面粗看起來似乎是平滑，但用放大鏡細(xì)心察看，就會看到其表面是凹凸不平的，所以原來是平行的太陽光被這些表面反射后，彌漫地射向不同方向。

　　【平面鏡】

　　鏡的反射面是光滑平坦的面，叫做平面鏡。普通應(yīng)用的鏡是在磨平后的玻璃背面涂有銀，或涂錫和水銀的合金。物體放在鏡前時，物體即映于鏡中而可以看見。這是由于物體反射出的光，于鏡面反射落后入眼睛所致。平面鏡成像，并非光線實際的聚集點，所以叫做虛像。平面鏡所成之像的大小和原物體相同，其位置和原物體成對稱，因為像和鏡面的距離，恒與物體和鏡面的距離相等。實物在兩平面鏡間可引起多次反射而形成復(fù)像，其在每鏡中除由原物各成一像小，余皆互以他鏡之像為物而形成。

　　【潛看鏡】

　　從海面下伸出海面或從低洼坑道伸出地面，用以窺測海面或地面上運動的裝置，其結(jié)構(gòu)與普通的望遠(yuǎn)鏡雷同，唯另加兩個反射鏡使物光經(jīng)兩次反射而折向眼中。潛望鏡常用于潛水艇，坑道和坦克內(nèi)用以觀察敵情。

　　【球面鏡】

　　反射面為球面的鏡，可用以成像。球面鏡有凹、凸兩種，反射面為凹面的稱“凹面鏡”，反射面為凸面的稱“凸面鏡”。銜接鏡面頂點與其球心的直線稱為“主軸”。與主軸相近而與它平行的一束光線，被鏡面反射后，反射光線（或其延伸線）與主軸相交，其交點稱為“焦點”。鏡面頂點和焦點之間的間隔稱為“焦距”，即是球半徑的一半。凹鏡的球心和焦點（實焦點）都在鏡前，凸鏡的球心和焦點（虛焦點）都在鏡后。凹鏡有使入射光線會聚的作用，所以也稱“會聚鏡”，凸鏡有使入射光線發(fā)散的作用，所以也稱“發(fā)散鏡”。在反射看遠(yuǎn)鏡中用到凹鏡；在汽車前面供駕駛員看后面車輛情況的鏡子，則是凸鏡。

　　【反射率】

　　又稱“反射本事”。是反射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值。不同資料的表面具有不同的反射率，其數(shù)值多以百分?jǐn)?shù)表現(xiàn)。同一資料對不同波長的光可有不同的反射率，這個現(xiàn)象稱為“選擇反射”。所以，凡列舉一資料的反射率均應(yīng)注明其波長。例如玻璃對可見光的反射率約為4％，鍺對波長為4微米紅外光的反射率為36％，鋁從紫外光到紅外光的反射率均可達(dá)90％左右，金的選擇性很強(qiáng)，在綠光鄰近的反射率為50％，而在紅外光的反射率可達(dá)96％以上。此外，反射率還與反射材料四周的介質(zhì)及光的入射角有關(guān)。上面談及的均是指光在各材料與空氣分界面上的反射率，并限于正入射的情況。

　　【球面鏡成像】

　　對于凸面鏡只能使特成正立、縮小的虛像。如圖4－2（a）所示。由物A點動身的平行于光軸的光線，到達(dá)鏡面后將反射，其反射光的延伸線必交球面鏡的焦點F上。而從A射向F的光線被球面反射后將平行于光軸。這兩條反射線，沒有實交點，只有虛交點A′，也就是說視覺以為這兩條光線是從A′發(fā)出的。物體上的B點發(fā)出的沿光軸的光線，即平行于光軸，又過焦點，故B′為B點的像。在物體AB上的各點，接照前述措施作圖，其各點的像點都在A′B′上，故A′B′即為AB的像。無論物AB在何處，它所發(fā)出的光射到球面鏡后而反射的光，沒有實交點，因此所成之像必為虛像。由圖中可以看出，物體在軸的上方，所成的虛像也在軸的上方，故所成之像為正立。無論AB在什么地位，從A點出發(fā)的平行于軸的光線一定在AF方向的光線的上方。此兩線的交點A′必比A點更靠近軸，所以像是縮小的。依據(jù)上述方式作圖可知凹透鏡成像可有三種情形：（1）物在凹鏡前二倍焦距以外時，是倒立縮小的實像，見圖4－2（b）。（2）物在兩倍焦距以內(nèi)，焦點以外時，則成倒立放大的實像，見圖4－2（c）。（3）當(dāng)物位于焦點以內(nèi)時，則成正立的放大的虛像，見圖4－2（c）。

　　【光的折射】

　　凡光線在通過疏密不同介質(zhì)接壤面時改變方向的現(xiàn)象，稱為光之折射。如圖4－3所示，光線AB由空氣內(nèi)斜向射至水面，自入射點B起，就向這點的法線EE′偏折而取BM的方向。若在水底置一平面鏡M，使反射線MC再由水中透入空氣，則自入射點C起，離開法線FF′偏折，而取CD的方向。偏折后的光線BM和CD，稱為折射線，折射線和法線所成的角，如∠E′BM和∠FCD，稱為折射角。由此可知光線由稀的介質(zhì)入射到密的介質(zhì)時，折射線常向法線傾向，故折射角常比入射角??；若由密的介質(zhì)透入稀的介質(zhì)時，折射線常離法線而傾向，折射角常比入射角大。當(dāng)光線通過介質(zhì)的密度在不斷變化時，光線前進(jìn)的方向也隨之而改變，因此我們隔著火盆上的熱空氣看對面的顯微鏡時，會感到那顯微鏡不停地在閃動著。這是由于火盆上面的空氣因受熱很快地上升，這部分空氣的密度便和四周空氣的密度不同，而且熱度還不斷在變化，當(dāng)由物體射來的光線通過這樣的空氣，其折射光線的路徑不斷發(fā)生變化，就會使物體變成了閃動的外形。在炎夏中午時分，假使躺在地上來看樹木、房屋和人物，它們的輪廓似乎是透過一層流動的水一樣，而且搖動不定。這是因為那時十分炎熱，地面的輻射熱很多，溫度高，接近地面的空氣受熱，密度變小，因而上升，成為向上流動的氣流，由物體射來的光線通過這種變動著的氣流折射光線的路徑就不斷改變，因此所看到的物便都搖動不定。我們在夜里看到天空中恒星的閃動，也是這個道理。大氣里經(jīng)常存在著密度不同的氣流和旋渦，當(dāng)恒星的光線通過這種氣流時，就會使它本來折射的路徑發(fā)生變化，一會兒到左，一會兒到右，恒星是不會閃動的，都是這折射光造成的。又如太陽位于地平線鄰近時，光之折射作用尤大。在地平線下的太陽，陽光從太空（真空）平射至逐漸變化的光密媒質(zhì)空氣中而發(fā)生的折射，光線傳到地面是一曲線，因為光之折射的關(guān)系，太陽看上去就如同剛剛接觸到地平線的下緣一樣，實在它業(yè)已落至地平線以下了。同理，當(dāng)太陽剛剛還在地平線下的時候，看上去它已升起來了。所以我們可以說：太陽實際上比我們?nèi)庋鬯姷囊涞迷缧┒鸬倪t些；這等于說，光之折射將我們的白天稍稍加長了一點。

　　【折射定律】

　　在光的折射現(xiàn)象中，斷定折射光線方向的定律。當(dāng)光由第一媒質(zhì)（折射率n1）射入第二媒質(zhì)（折射率n2）時，在平滑界面上，部分光由第一媒質(zhì)進(jìn)入第二媒質(zhì)后即發(fā)生折射。實驗指出：（1）折射光線位于入射光線和界面法線所決議的平面內(nèi)；（2）折射線和入射線分辨在法線的兩側(cè)；（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，對折射率一定的兩種媒質(zhì)來說是一個常數(shù)，即

　　此定律是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)實驗定律。它實用于均勻的各向同性的媒質(zhì)。用來把持光路和用來成象的各種光學(xué)儀器，其光路構(gòu)造原理重要是根據(jù)光的折射和反射定律。此定律也可依據(jù)光的波動概念導(dǎo)出，所以它也可利用于無線電波和聲波等的折射現(xiàn)象。

　　【折射率】

　　表現(xiàn)在兩種（各向同性）媒質(zhì)中光速比值的物理量。光從第一媒質(zhì)進(jìn)入第二媒質(zhì)時（除垂直入射外），任一入射角的正弦和折射角的正弦之比對于折射率必定的兩種媒質(zhì)是一個常數(shù)。這常數(shù)稱為“第二媒質(zhì)對第一媒質(zhì)的相對折射率”。（n12），并即是第一媒質(zhì)中的

　　第一媒質(zhì)）的折射率稱為這媒質(zhì)的“盡對折射率”，簡稱“折射率”。由于光在真空中傳播的速度Zui大，故其他媒質(zhì)的折射率都大于1。同一媒質(zhì)對不同波長的光，具有不同的折射率；在對可見光為透明的媒質(zhì)內(nèi)，折射率常隨波長的減小而增大，即紅光的折射率Zui小，紫光的折射率Zui大。通常所說某物體的折射率數(shù)值多少（例如水為1.33，玻璃按成分不同而為1.5～1.9），是指對鈉黃光（波長5893×10-10米）而言的。

　　【光密與光疏媒質(zhì)】

　　折射率較大的媒質(zhì)（光在其中速度較?。┡c折射率較小的媒質(zhì)（光在其中速度較大）相比擬，前者稱“光密媒質(zhì)”，后者稱“光疏媒質(zhì)”。如水對空氣為光密，空氣對水為光疏。光從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)時，要向接近法線方向折射，即折射角小于進(jìn)射角；光從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)時，要分開法線折射，即折射角大于入射角。

　　【折射定律的解釋】

　　折射定律的解釋，是利用原始形態(tài)的惠更斯原理。這種情勢的惠更斯原理，本質(zhì)上是幾何光學(xué)的原理，并且嚴(yán)格地說，只有在幾何光學(xué)實用的條件下，也即在光波的波長和波陣面的線度相比為無限小時，才干夠加以應(yīng)用。在這些條件下，它使我們能夠?qū)С鰩缀喂鈱W(xué)的折射定律。假設(shè)以v1表示第一種媒質(zhì)中的光波速度，以v2表示第二種媒質(zhì)中的波速。設(shè)i是波陣面的法線OC與折射媒質(zhì)表面的法線OD之間的夾角，見圖4－4。設(shè)在時刻t=0，波陣面的C點到達(dá)媒質(zhì)表面時，和點O重合，則在波陣面從A′點到達(dá)第二種媒質(zhì)（點B）所需的時間為τ，次波便從作為中心的點O動身，傳播到某一個距離Of。以點O1，O2等為中心的各個次波，到指定時刻都傳播到相應(yīng)的距離，在第二種媒質(zhì)中給出很多元球面波f1、f2……。依照惠更斯原理，諸元波的包絡(luò)面，即平面Bf2f1f，指出波陣面的實在地位。顯然

　　將數(shù)值A(chǔ)′B=v1τ和Of=v2τ代入式中，得到：

　　v1τsinr=v2τsini

　　或

　　由此看到，惠更斯的理論說明了折射定律，并且很輕易使折射率的數(shù)值和傅科在150多年以后所做的試驗成果相符。應(yīng)該注意，在折射現(xiàn)象中，光經(jīng)過兩種媒質(zhì)，所以折射率與兩種媒質(zhì)有關(guān)，當(dāng)光由媒質(zhì)Ⅰ射進(jìn)媒質(zhì)Ⅱ，這個折射率是指媒質(zhì)Ⅱ?qū)γ劫|(zhì)Ⅰ的相對折射率，通常記作

　　折射率，通常用n來表示，顯然


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