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我们看不见的光

可见光的分布为红色至紫色

棱镜不仅能对光线进行折射,当白色的光通过棱镜时,还会被分解成像彩虹一样的颜色。

我们用肉眼能够看见的光被称为“可见光”,它其实是由七种颜色的光混合而成的。这个结论是由英国的大科学家艾萨克·牛顿(1643—1727)通过实验得出的。

1666年,牛顿做了这样一个实验:他在一个漆黑的房间里开了一个小孔,让太阳光射进来并通过摆放在房间里的三棱镜。太阳光经过棱镜后射出类似彩虹的光,其照射的范围大于原本的太阳光,并且由红色至紫色的光组成,而且排列的顺序与彩虹完全相同。

红色光线的折射角度要小于紫色光线。也就是说,不同颜色的光线被棱镜折射的角度各不相同。

牛顿随后尝试将其中的紫色光或红色光又通过一次三棱镜。

三棱镜对光的分解

结果,发现紫色光线射入后射出的还是紫色光,红色光线射入后射出的也还是红色光,即光线无法再被分解。由此,他想到太阳光中的可见光,应该就是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光。

而且,随后他又用凸透镜将三棱镜分解出的光进行会聚,并通过另一个三棱镜后,又形成了白色的光,即太阳光原本的颜色。

通过这个实验得出,太阳光中的可见光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光所组成的。而彩虹则是太阳光被大气中的水滴,以类似棱镜的作用进行折射后分解成彩色的光线形成的。

经三棱镜分解出的一束光线,再通过另一个三棱镜

被分解的光线再次被会聚

电视机和厕所中常用到的红外线

在三棱镜分解出的红色至紫色光之外,还有没有其他的光呢?实际上即使其存在,也会由于其不属于可见光,我们无法看见它。

在牛顿完成实验一百多年后的1800年,人们发现在红色光线的外侧还存在着“红外线”,而紫色光线的外侧还存在着“紫外线”,并且红外线具有加热物体的性质,紫外线具有晒伤皮肤等引发物质变化的特性。

首先,我们来说说红外线。

红外线,其波长要长于我们所能看见的红色光线的波长。电炉和电暖炉等都会发出大量我们肉眼看不见的红外线。地球上的所有物体都会发出红外线,甚至就连我们的身体,也会放射出红外线。

电视机使用的遥控器之所以让我们离得很远也能换节目频道,就是因为使用了我们看不见的红外线。

下面我们来做个实验。将太阳能电池板(光电池)接在收音机的话筒插孔上。

我们能听到收音机发出很大的一声“砰”,这是因为太阳能电池板捕捉到了荧光灯发出的光线(50赫兹或60赫兹)。

接下来,将荧光灯关闭,用电视遥控器对着太阳能电池板并按压上面的按键,可以听到收音机发出“咚咚”和“吱吱”的声音。这是因为遥控器发出的红外线信号,引起太阳能电池板的电流变化,从而发出声音。

遥控器发出的信号中包含了自定义的编码内容,如厂家、机型、频道号等各种信息。电视机在接收到这些信号后,会通过内置的微电脑芯片对其进行解码,然后完成各种相对应的操作。

常见的伸手自动出水的水龙头、离开后自动冲水的小便池等,也都用到了红外线。其内部采用了一种叫作“钛酸铅”和“铌酸锂”的陶瓷(一种烧制物,像石块一样的物质),可以感知人体红外线的增减变化,并通过这种变化来控制电流。

紫外线有三种

紫外线位于紫色可见光的外侧,其波长要比紫色光线短。

常见的日晒会形成两种结果:晒黑与晒伤。其中前者是由于皮肤中的黑色素沉淀,形成了近似小麦色或褐色的皮肤颜色;而后者,则是指皮肤被晒得通红并伴有水疱等症状的伤。

紫外线根据其波长的不同,可分为紫外线A(长波紫外线,UVA)、紫外线B(中波紫外线,UVB)以及紫外线C(短波紫外线,UVC)。其中,紫外线C由于能被大气臭氧层吸收而无法抵达地表,所以在日常生活中不必担心。

而紫外线A与紫外线B是能够抵达地表的。长时间暴露在其中的话,皮肤会变红;六至四十八小时后,皮肤会有疼痛感,形成晒伤症状。当紫外线B照射在皮肤的真皮层后,会引发炎症并使毛细血管扩张,皮肤因此而变红。严重时还会引起伴有发热、水疱等疼痛症状的日光性皮炎。

暴露在紫外线中两至三天后,皮肤上会形成可见的黑色素沉淀,这是因为紫外线A的照射会刺激表皮中的黑素细胞。而被刺激的黑素细胞会合成大量的黑色素,并将其分散给表皮中的其他细胞,用以吸收紫外线保卫细胞组织。紫外线A还会深入真皮深层部位,对骨胶原等组织形成影响,成为“光老化”的罪魁祸首。

除此之外,暴露在紫外线中三至八天后,还会引起皮肤脱皮的现象,这也是紫外线B导致晒伤的另一证据。

从前为了健康,人们还曾提倡多做日光浴,但近年来,因氟利昂气体导致大气臭氧层被破坏,使得照射到地表的紫外线变强,特别是南半球地区,人们患皮肤癌的概率增大。这主要就是因为紫外线B会损伤皮肤细胞的DNA,而皮肤的这种损伤是无法被修复的。所以,紫外线越强,患皮肤癌的概率就越大。

国际癌症研究机构(IARC)在针对诱发癌症的风险调查中认为,极易诱发癌症的原因包括吸烟、伽马射线等放射线,2009年7月29日又增加了“使用发出紫外线的日光浴机”这一项。 TO2hWpxzNiyVwHXYnFE1M8H6oQbMkzEPn/nXzmg0sWwhlakCDak+vhXEk88WzcMe

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