有色光当然是我们最为熟悉的东西，每天人们接触到的90%的信息来自视觉，但是我们有没有想过这光到底是什么呢？紫外线与红外线呢？
很有趣的是，人们能看到七种颜色的光是生物进化的结果。当然，确切地讲，七种颜色只是其中的七个代表，光谱是连续的，七这个数字只是个人为规定。在可见光中，人们其实只有三种感光细胞，或者叫视锥细胞；三种细胞分别感知黄、绿、蓝附近的颜色。举例而言，感知黄色的视锥细胞可以很好的帮我们看到黄色，也能够帮我们看到红色和部分绿色，很难帮我们看到蓝色。因此只有黄色色锥细胞的动物就无法看到蓝色，并且（几乎）会将其判断为黑色。三种细胞帮我们构建了缤纷炫烂的世界，而我们看得到的就是所谓的可见光域——从紫色到红色。
那么我们肯定会问：是不是所有动物都和我们一样呢？
实际上不是，这一切都是自然选择的结果。鸟类和人的祖先距离较远，它们往往有四种色锥细胞，在黄色附近有两种，但是影响并不大。有些昆虫，比如蜜蜂，因为要辨别花朵颜色，也拥有更多种视锥细胞。但这些与人类的差异都不是非常明显，所以我们可以粗略地归纳说大多数生物的可见光域都集中在380nm-780nm附近。在其左侧的都是紫外线，右侧的都是红外线，而这些我们都是看不到的（注意，是literaly看不到）。但这样的命名还是很容易让人理解的。
说到这里，我必须提一下光的波长的概念，光是波动着传播的，光的波长就代表一次波动来回前进的距离。比如波长在纳米级别的可见光，我们只要随手一挡，光就无法穿过了。但是如果有些光可能有数米的波长，它波动一下跳到了数米高的地方，这时候即使你挡在光源之前，仍然有部分光能穿过你到达前方。这时我们通常称其为电磁波而非“光”。
与波长对应的一个参量是光的频率，或者说其波动的频率。因为我们都说光速是恒定的，所以如果有一束光拥有较大的波长，同样的时间内，它只能波动很少的几次；而有些光波长非常小，为了保持相同的速度，它必须不停晃动才能保证很快地前进。而更重要的是，光的波动速度就是能量的体现。频率越大，光蕴含的能量更大；或者说波长越小，能量更大。
所以回到我们的可见光域，紫色光由于具有较小的波长，进而拥有更大的能量；所以我们常说紫外线容易伤皮肤。而反之，红外线是很微弱的能量，不会有什么危险。
说到这里，还有几个很有趣的现象可以思考，比如天空，大海为什么是蓝色。因为蓝色光（以及紫外线）拥有较小的波长，容易被小颗粒阻挡；而红色光由于拥有较大的波长，更容易“穿透”小颗粒。蓝色光被留在天上，所以我们看到蓝色的天空，海也是一样的。
当我们从电磁波的角度看可见光，我们会发现原来它只是冰山一角。这个图可能很好的展现不同量级电磁波的特点。
紫外线以后的我们就不提了，应用都在比较具体的领域，物理，医学等等，我也不甚了解。我觉得比较有趣的还是无线电波。最近世界都在关注的5G就是例子。这里顺便说一下，有些路由器同时发射2.4G和5G两个频段的Wifi,这里的G代表频率GHz,这与我们的5G(generation)是不一样的。5G频段由于频率快，波长小，穿墙能力差；但是因为能量大，传递的信息多，所以更快。
而我们新时代的5G也有类似的特点，他们的波长已经到了厘米级，与我们的5Gwifi相当；但是我们都知道wifi穿墙能力差，传播距离短。自然而然，我们新时代的5G也有类似特点（这可以通过建更多的基站来解决），但是更重要的是5G本身并不只是频段上的变化，它包含很多技术问题，这些问题能否得到解决才是5G能否成功的核心。可惜这其中的问题我也像读天书一样难以理解。
还有一个比较有趣的是微波，它的频段与wifi类似，但是却可以用来加热食物（其实只是加热水）。微波的应用貌似还是很多的，毕竟处于无线电波这种能量极低的电磁波到能被轻易阻挡的光波之间的频段，给微波带来了无限的可能。期待未来人们在这些领域继续取得成就！
没有评论:
发表评论