光的传播

  在上一篇文章,我们讨论声音传播,得出了一个结论:声音在介质中可以传播。那么我们这次把“光”这一单元分开说,这次我们讨论的是光的传播。首先,我们先讨论一下比较重要的传播途径。

  我们如何能确定?当你站在太阳底下的时候,你会看到自己的影子。但如果光在传播的过程中发生扭曲,那么它就很可能绕过你,你就看不到影子了,通过这个现象,我们猜想光是沿直线传播的,从而让我们产生了一个猜想:光可以在介质中直线传播的。

  既然我们已经有了猜想,那接下来就是实验部分了。介质无非就是固态、液态和气态,我们要做的就是在这三种介质中检测光的传播,那就先从气态开始吧。气态就是气体,我们生存离不开的空气就是如此,所以我们现在就开始吧。但是这里,我们需要确定一个条件,我们的实验材料是激光笔,既然我们想要看到光线,那我们必须要将场景挪移在一个黑暗的环境下,这样才能让光线比较明显。

  我们在一个比较黑暗的环境下照射激光笔,这个时候我们就能清晰地看到激光笔射出去的光线了,我们发现它是沿直线传播的,这正好验证了我们的猜想:光在气态环境下可以沿直线传播,下面是我的实验过程:



  那么接下来我们就要进行第二个实验:光在液态环境下,能否做到沿直线传播?液态环境:我们准备了一杯白水。然后激光笔从杯子外面射进去一条光线,看一下这条光线是否沿直线传播。

  通过上图,我们可以清晰的看到,激光笔射出去的光线在水桶中保持直线传播,这验证了我们的第二个猜想:光在液态环境下,可以做到直线传播。

  介质除了气体、液体以外,还有固体。但是这里我们必须要保证一个条件:我们实验的固体必须是透明或者半透明的。如果固体实心并且不透明,像一堵墙那样,那么光线照在那里就会受到阻碍。古时候有个凿壁借光的故事:有一位书生家里很穷,买不起油灯,所以他家每天都很嘿。但是他勤奋,想看书,正好邻居家有的是光,他就从自己家的墙上凿了一个洞,这样他就能看到光了。这个故事说明了两个科学道理:一是光可以在气体中传播,二是光不可以在不透明的固体中传播。

  所以我们找了一块玻璃(透明的固体),把激光笔从上面射下去。实验效果是这样的:

  我们可以看到,这光确实是沿直线传播的,说明光不仅可以在气态和液态环境中做到直线传播,在固态环境中,也是可以做到的。这里我们就得出了最终的结论:光在介质中可以直线传播,直线是其传播途径,介质则是条件。但是上次我们讲声音的时候,发现声音在真空中是不能传播的。两个宇航员在宇宙环境下距离很近,但是他们听不到彼此说的话。不在宇宙,两个人隔得远也能听见对方的声音;在宇宙中,两个人离的很近也听不到彼此的声音。为什么呢?因为宇宙属于真空环境,是声音无法传播的地方,那么光能否在真空中传播呢?

    但是我们并没有做这个实验的材料,所以我们只能做思想实验:在地球表面有一层真空层,那就是真空环境。同时太阳处于宇宙之中。我们能感受到太阳光,正是因为光透过了真空层射在了地球表面。光既然可以透过真空层,就说明光可以在真空环境下传播。然而条件允许,途径就不一定了。是否能沿直线传播,我们需要进一步的实验验证,但是我们不可能直接到宇宙中去做实验,不过我拥有猜想:是沿直线传播的。因为如果不是沿直线传播的,那我们看到的光线会扭曲,就不会有“影子”的存的存在。至于是不是,我们可以先留一个存疑:光能否在真空中做到直线传播呢?如果有什么办法,也请大家提出来吧。

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