第11单元是关于光的性质的知识内容, 其中包括一个知识结构部分, 这个结构里提到了光的本性以及光的不同说法, 比如微粒说是由牛顿提出的, 光子说是由爱因斯坦提出的, 还会涉及到光的干涉现象和衍射现象, 其中的干涉又包含了双缝干涉与薄膜干涉等等, 另外还有光的电磁理论, 同时还需要理解的是光在空间里的传播不是连贯的一个整体, 而是被分割成一个个小的部分在进行, 这种最小的单位被称为光子, 每一个光子都拥有能量, 其数值用E=hv这个公式来计算得出来, 这里面的h是一个重要的常数, 它的值是6.63焦秒, 这个常数被专门称为普朗克常量。
光既有波动性, 又有粒子性, 所以人们认为光具有波粒二象性, 并且指出一切微观粒子都有波粒二象性。电磁波谱包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线以及r射线, 这些波从低频到高频排列在一起, 构成了一个范围非常广阔的电磁波谱。
光的电磁说是由麦克斯韦提出的, 而关于光的波动性的理论则是由惠更斯提出来的。光的波粒二象性能够帮助解释光的直线传播现象, 还可以帮助解释光的反射等现象。当前的困难点在于, 光的独立传播规律, 以及光在两种不同介质的交界面上所发生的, 既有反射又有折射, 这些复杂现象。
我们需要依据电磁场理论, 并且通过光电效应及其对应的规律, 结合光子学说, 来经历一个认识的深化过程, 最终得出目前的结论: 如果是大量的光子、波长较长的光, 就更容易表现出波动性；而如果是少量的光子、波长较短的光, 就更容易表现出粒子性。
二、学习的具体要求一共有第一项, 你需要了解人类关于光的本性的认识是怎么一步一步发展过来的, 这个历程是从牛顿所代表的微粒学说开始说起, 然后还包括惠更斯的波动说, 最后一直发展到光的波粒二象性, 通过这个整个认识过程, 你必须要懂得一个道理, 那就是人类对客观世界的认识是处在不断发展的状态之中的, 同时这种认识也是在不断深化和深入的。
2、明白光的干涉是怎么回事, 知道出现光干涉现象需要哪些条件, 还清楚双缝干涉实验用到的器材、背后的原理以及干涉条纹宽度的特点, 并且能够动手用肥皂膜来查看薄膜干涉的现象。
也了解光的衍射, 要知道什么是光衍射以及怎么才能观察到特别明显的衍射, 还能说出单缝衍射的条纹和双缝干涉的条纹在特征上有什么不一样的地方。
3、你得知道电磁场这个事儿, 并且要晓得变化的电场会弄出个磁场出来, 同样地, 变化的磁场也会变出一个电场来, 这两个变化的东西交替着搞, 就形成了电磁场；你得明白电磁波其实就是变化的电场和磁场, 也就是那个电磁场, 在空间里到处跑, 这叫传播；你得了解电磁波对人类文明的进步起了多大作用, 同时也得清楚电磁波有时候会对着人类生存环境造成不利的坏处；你要从电磁波的广泛应用里头去认识到科学理论转化成技术应用本来就是一个创新的过程, 这样就能加强你自己把理论和实际联系起来的自觉性。
要弄明白光的电磁学说是怎么回事, 并且知道它是怎么一步步建立起来的, 还得心里清楚光其实就是种电磁波。另外第4条要求掌握电磁波的波谱以及它都用在了哪些地方, 具体就是说要把无线电波、红外线、紫外线、X射线还有哪些γ射线的特点是啥给搞清楚, 再看看这些波都主要用在了什么地方。
5、你要知道什么叫光电效应。你需要清楚光电效应这个现象是怎么发生的。你要了解它的基本规律都有哪些。你要掌握光子说这个理论。你应该明白光子的能量跟光的频率是成正比的。这些都属于光学知识范畴。你还得晓得光电效应在技术上有哪些具体的应用。第6点是关于光的波粒二象性这个问题。
你必须承认所有微观粒子都具备波粒二象性的特点。大家要懂得, 当大量光子一起出现的时候, 它们比较容易表现出像是粒子那样的特性。但是如果说只有少量的光子, 那么它们就比较容易展现出像波一样的性质。
光的直线传播部分的内容接着是光的反射这一节, 下面来谈一谈光的直线传播这个知识点, 光这个东西只有在同一种又是均匀又透明的介质里面, 才会沿着直线去传播, 对于不同频率的光来说, 它们在真空里面的传播速度是一个固定的数值, 具体的那个数字在这里被省略了没有写出来, 但是我们知道各种频率的光一旦进入到其他的介质之中去, 它们的传播速度就都会变小, 变小到什么程度, 就是全部都小于光速在真空里的那个速率, 所以就可以用一个小于等于号加c来表示这个关系。
三、光的反射, 这一概念包含几个关键的要点, 第一点是关于反射现象的, 它的定义是当光从一种介质射到另一种介质的界面上的时候, 然后再返回到原来的介质里面去, 这样的现象被称为反射现象, 第二点是反射定律, 这个定律说的是反射光线跟入射光线还有法线是在同一个平面之内的, 并且反射光线和入射光线是分别居于法线的两侧的, 同时反射角是等于入射角的, 第三点是关于分类的, 发生在那些光滑平面上的反射现象, 是被叫做镜面反射的, 而发生在粗糙平面上的反射现象呢, 则被叫做漫反射。
镜面反射和漫反射都遵循反射定律4光路可逆原理：所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的四平面镜的作用和成像特点 （1）作用：只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性质（2）成像特点：等大正立的虚像，物和像关于镜面对称（3）像与物方位关系:上下不颠倒,左右要交换 光的折射、全反射一、光的折射1折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象2折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内第一考试网，折射光线、入射光线分居法线两侧高中物理单色光干涉现象，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比3在折射现象中光路是可逆的二、折射率1定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率注意：指光从真空射入介质2公式：n=sini/sin，折射率总大于1即n13.各种色光性质比较：红光的n最小，最小高中物理单色光干涉现象，在同种介质中（除真空外）v最大，最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。
把两种介质放在一起进行互相比较的话, 人们习惯把折射率数值较大的那一个叫作光密介质, 而把折射率数值较小的那一个叫做光疏介质, 这是关于三、全反射的内容, 第一个要点是1全反射现象的情况, 当光线照射到两种介质的界面这个位置的时候, 会发生一种状况, 就是整个光线会完完全全地被反射回到原本的那个介质当中去, 这被称作全反射现象, 第二个要点是2全反射条件需要满足的情形, 它要求光线必须要从那个被称为光密介质的区域射向光疏介质的区域, 同时入射角的度数必须大于临界角或者等于临界角的大小, 第三个要点涉及3临界角公式的使用场景, 当光线是从某种特定的介质射向真空或者是空气的时候, 如果定义此时的临界角为C, 那么就可以得到sinC等于1除以n, 同时也等于v除以c这样的关系式, 接下来是关于四、棱镜与光的色散的话题, 第一点是1棱镜对光产生的偏折效果是怎样的, 通常情况下大家所说的棱镜都是采用光密材质来制作成型的。
当入射光线穿过三棱镜的时候, 它会经历两次折射过程, 最后射出来的方向会和原本进入的方向发生比较, 整体是偏向底边那一侧的。不过这里面有一个需要注意的情况, 就是如果这个棱镜自身的折射率反而比包围着它的介质还要小一些的话, 那之前说的那个结论就和现在的状况正好相反了。
在进行作图操作的时候, 大家应该尽量去利用图形所具有的对称性这种特点, 比如说可以把棱镜内部的那条光线画成和底边保持平行的样子。
因为每一种颜色的光在穿透物体时, 其折射率其实都是各不相同的, 所以一旦有一束白光通过三棱镜进行了折射之后, 它就会产生一种被称为色散的现象, 最终会在旁边的光屏上形成一条包含了七种颜色的光带, 人们通常把这种东西称为光谱, 其中红光的偏折程度是最小的, 而紫光的偏折程度则达到了最大。
在同一个介质里面, 七种颜色的光和下面那些物理量之间的对应关系就像表里面显示的那样。
在光学这一门学问当中, 存在着一种叫做色散的现象, 同时还会涉及到波动性, 而在这个里面是提到了nv这个内容, 还有衍射现象, 以及临界角C相关的干涉间距, 另外还需要考虑粒子性, 并且会涉及到E光子这一概念, 针对光电效应这个问题进行了分析, 其中对于红色、黄色和紫色光的波长或者是性质做了对比, 具体表现为红黄紫这种顺序对应的数值是小大大小, 而大或小的大小关系则是大小大小小, 对于那些明显与不明显的情况也做了区分, 结果是明显的不明显, 还有容易与困难的问题, 对应的是难易, 数值方面有小有大有小有没有, 不明显的情况是不明显, 而大的情况是比较明显的小是大, 最后的结论部分一共列出了六条要点, 第1点是折射率n存在某种关系, 第2点讲的是全反射的临界角C, 第3点是说明在同一介质里面的光传播速率v是怎样的, 第4点在平行玻璃块中的侧移x是多少, 第5点关于光的频率, 如果频率大那么其呈现出的粒子性就比较明显, 第6点则引用了公式E=h, 因此可以说光子具有越大的能量也就表示这个光子的能力越大。
越容易造成光电效应, 这种情况在真空环境中出现时更加典型, 因为光的波长越长, 就会表现出越显著的波动性特征；同时在相同的条件之下, 双缝干涉的条纹间距会变得越来越窄, 并且在这个前提下, 衍射现象也会变得越来越不明显。至于全反射棱镜, 它的定义是指横截面为等腰直角三角形的棱镜。
选择合适的入射点, 能够让入射光线在经过全反射棱镜的作用之后, 在射出时发生90度（也就是右图1所示的情况）或者180度（也就是右图2所示的情况）的偏转, 这里务必要特别注意在这两种不同的使用方法当中, 光线究竟是在哪一个具体的表面触发了全反射现象, 接下来提到的第三点关于玻璃砖的内容通常指的是那些横截面形状为矩形的棱柱类型。
当光线从上面入射之后, 又从上表面进、下表面出的时候, 它的特点是这样子的: 出来的光线和进去的光线是平行的；各种颜色的光在第一下进去后就已经发生了色散；出来的光线向旁边移开的距离是和折射率有关的、也是和入射角有关的、还是和玻璃砖的厚度有关的；可以利用这个玻璃砖来测定玻璃的折射率。
4.光导纤维全反射的一个重要应用就是用在光导纤维上面的, 这个东西咱们简称作光导光纤。光纤这种东西是由里头一层材料和外头一层材料组合起来的, 那内层呢是比较稠密的光介质, 而外层则是比较稀疏的光介质。
当光线在光纤里面跑的时候, 每一回冲到内外两层材料交界的那个界面上去, 都得保证射进去的角度比那个临界角还要大这么一档子, 这样一来就会发生全反射这么一个情况。就是凭着这么个搞法, 让光从一头插进去, 经过了一遍又一遍的全反射之后能够没有任何损失地全部从那另一头头钻出来。
五、各个光学元件针对光路所展现出的控制能力是不一样的。比如, 有一束光经过平面镜反射之后, 它变成会聚状态或者散开状态的那种厉害程度是不会发生变化的。之所以会出现这种状况, 是因为反射定律里面有一个说法是反射角大小和入射角大小是一回事。
再加上平面镜它的那个用来反射光的表面本身是个平整的面这两点原因合力作用的结果。(2)光束射向三棱镜, 经前、后表面两次折射后, 其传播光路变化的特征是: 向着底边偏折, 若光束由复色光组成, 由于不同色光偏折的程度不同, 将发生所谓的色散现象。
(3)光束射向前、后表面平行的透明玻璃砖, 经前、后表面两次折射后, 其传播光路变化的特征是: 传播方向不变, 只产生一个侧移。
(4)光束开始射向透镜, 经过了前、后表面的两次折射作用之后, 它的传播光路会发生一些变化, 这种变化的特点可以总结如下, 首先是凸透镜能够让光束产生会聚的效果, 其次是凹透镜能让光束产生发散的效果, 接下来讨论各类光学镜成像所具有的特征, 物点会发出呈发散状态的光束照射到镜面表面, 并在此处经过反射或折射的过程, 如果这些光线最终能够汇聚到某一个具体的点上, 那么这个汇聚点就被认定为是原始物点经过该镜面反射或者折射后所形成的实像点, 如果光线依旧保持发散的状态, 那么就需要将这些发散的光线往反方向进行延长, 直到它们相遇的那个汇聚点为止, 这个点就是由物点经过镜面处理后所得到的虚像点。
所以, 要判断一个光学镜片能不能形成实像还是虚像, 关键在于去看那束发散的光线, 在经过这个光学镜片的反射或者是折射之后, 会不会变成会聚的光束, 或者即便变了, 依然可能还是那束发散光束。
在情况（1）里, 平面镜的反射作用没有办法去改变由那个物点所发出的发散光束的发散程度, 因此这种镜面只能在物体的另一侧, 形成一个大小相等、方向正立的虚像。
（2）凹透镜的折射作用, 其实就是只能让从物点那边发出来的、本来就在发散的光线, 让它们变得更散一些, 没办法把它们聚拢起来, 所以它只能在物体的同一侧, 形成一个既小又是正立的虚像。
（3）凸透镜的情况就不一样了, 它通过折射之后, 既可以保持着让物点发出的发散光线继续处于发散的状态, 同时也能够把这些原本在发散的光线变成能够汇聚到一起的平行光束或者会聚光束, 正因为有这样的特点, 所以它既能够去形成虚像, 也能够去形成实像。
七、在几何光学领域里面, 大家是用了“几何”这个知识来研究光的传播问题的, 而这个光的传播路线, 它又是由光的基本传播规律来确定的。所以啊, 面对几何光学问题的时候, 只要你能够把光路图画出来, 那么剩下的事情就仅仅只是去解“几何问题”了。
在几何光学里面, 光路通常会有以下这两类情况: 第一类是成像光路, 一般情况下, 画光路应该依据光的传播规律, 但是在针对成像光路的时候, 也就是特别是对于薄透镜的成像光路来说, 那么这种情况通常是依据三条特殊光线来完成的, 这三条特殊光线通常指的是平行于主轴的光线经过透镜之后必然通过焦点, 过焦点的光线经过透镜之后必然平行于主轴, 还有过光心的光线经过透镜之后其传播方向是不发生改变的了。
（2）视场光路就是用光路来规定观察范围。这类光路通常需要画出边缘光线。一般情况下, 确定边缘光线得借助物点和像点的一一对应关系。下面是光波的波动性介绍, 也就是光的本性。这部分先讲光的干涉。第一部分是光的干涉现象。当两列波在相遇叠加的区域里叠加时, 有的区域会让振动加强, 出现亮条纹。
有的区域会让振动减弱, 出现暗条纹。振动加强的区域和振动减弱的区域交替出现, 于是就能看到那些亮度与黑暗相互间隔的线条。这种视觉效果被称为光的干涉现象。第二部分是关于能产生稳定干涉效果所必须满足的几个条件。
这两个波源各自拥有的频率必须保持一致, 它们内部粒子的振动步调要完全同步, 也就是振动的方向需相同, 此外波之间的相位差也需要保持恒定不变。拥有上述两种特征、并且其振动状态在任何时刻都始终相同的波源, 在物理学中被定义为相 波源。
第一点介绍了制造这样一对相干光源的具体技术手段（其中首要任务就是必须确保上述各项参数的一致性）。可以利用激光进行实验, 因为激光发出的光具备极佳的单色性特性；同时可以应用分光法操作, 也就是执行将一束光线一分为二的动作, 使得到的两束光在频率层面以及振动状态方面保持完全一致。
(这样一来, 两束光都来自于同一个光源, 那么它们的频率肯定是相等的), 关于 dSS /acb, 下面的 4 张图分别是展示利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜来形成相干光源的示意图。
所谓的点光源或者缝光源分割法, 指的是杨氏双缝实验或者是双孔干涉实验；而通过反射来获得相干光源的方法是薄膜干涉；通过折射来获得相干光源的方法则是 SS1S2。得出的结论是, 由同一个光源发出的光, 经过两个狭缝之后, 会形成两列光波进行叠加。
当这两列光波到达某一点的路程差等于波长的整数倍的时候, 也就是满足那个公式的情况下, 那个位置的光就会互相加强, 进而出现亮条纹；另外, 如果到达某一点的路程差是半波长的奇数倍的时候, 同样也满足另一个公式的情况, 该点的光就会互相削弱, 从而出现暗条纹；同时, 条纹间距和单色光的波长是成正比的, 所以在使用单色光做双缝干涉实验时, 屏幕的中央部分是亮纹, 而在两边是对称地排列着明纹和暗纹相同以及间距相等的条纹；若是用白光来做双缝干涉实验的话, 屏幕的中央部分会是白色的亮纹, 而两边的对称区域会排列成彩色的条纹, 并且距离中央白色亮纹最近的就是紫色的亮纹。
原因是因为不同色光所产生的条纹间距各不相同, 由此导致各色条纹相互交错, 进而形成了彩色条纹。假如把其中一条缝遮挡住, 那么将出现明暗相间的情况, 其亮度的水平并不一致, 而且条纹之间的距离也不相等, 具体表现为衍射条纹。
关于薄膜干涉现象, 其成因是光照到薄膜上面之后, 由薄膜的前表面以及后表面反射回来的两列光波发生了叠加。如果是劈形薄膜干涉的话, 将会产生平行且相间的条纹, 这时候, 两列反射光是波的路程差等于薄膜厚度d的两倍, 也就是说路程差等于2d。
因为薄膜的表面在不同位置的厚度是不一样的, 所以从各个地方反射出来的那两列波之间的路程差也是不相同的。假如满足公式 2d=n（其中 n=1,2）, 那么就会出现明亮的条纹。假如满足公式 2d=(2n-1)/2（其中 n=1,2）, 那么就会出现黑暗的条纹。
大家需要注意一点, 干涉所产生的条纹实际上是在薄膜被照射的那个面上形成的, 也就是前表面。而后表面出现的情况则是由于光的折射所导致的色散现象。如果使用单色光照明, 看到的会是明暗相间的条纹, 但若使用的是彩色光, 则会看到彩色的条纹。
薄膜干涉的应用包括肥皂膜干涉、两片玻璃之间的空气膜干涉、漂浮在水面上的油膜干涉、牛顿环现象, 以及蝴蝶翅膀所呈现的色彩等。当光线照射到薄膜上时, 由薄膜前表面和后表面反射出来的两列光波会发生叠加。这样就会观察到薄膜上出现明暗相间的条纹情况。
(1)关于透镜增透膜（通常采用氟化镁材料）: 此类透镜增透膜的厚度应该设定为光在薄膜内部传播时的波长的四分之一倍。
这样能让薄膜前后的两个表面产生反射光, 并且让这两束光的波长差距, 也就是我们叫做光程差的东西, 恰好凑巧等于半个波长的样子, 既然公式里写着T等于2d, 那就能推算出厚度d的具体数值, 结果就是反射光是叠加在一起后会减弱, 这就使得光的反射损失明显降下来了, 同时透射出去的光的强度也变强了, 这种特别的薄膜就被称作增透膜, 在光谱中间位置的那部分绿色光线, 它对于人的眼睛来看是最为敏感的, 所以在通过增透膜的时候就会被完全抵消掉, 而处在边缘地带的那些红色光和紫色光并没有受到什么显著的削弱影响, 因此所有用了增透膜做光学材料的镜头看上去都会呈现出一种淡淡的紫色色泽, 要是从能量的那个方面去进行分析的话, 就可以得出一个结论, 那就是进入的能量E入应该是等于被反弹出去的反射能量E反加上能够穿过去的透射能量E透再加上被吸收掉的能量E吸的总和。
在介质膜吸收的能量不发生改变的前提条件之下, 如果E反等于0的时候, 那么E透的最大值就会出现。这样做能够达到增强透射光强度的结果。
(2)所谓的用干涉法检查平面的情况, 如图所示的样子是两板之间形成了一层空气膜的状态, 使用单色光从上向下进行照射的操作, 如果被检测的那个平面是处于光滑状态的话, 得到的干涉图样必然是等间距的存在这一事实。
如果某个位置呈现出凸起的形状, 那么与之相对应的明纹或者是暗纹都会在顺序上提前出现, 这就好比你看到图甲里面所展示的那样；相反的话, 假使某一部位出现了凹陷的情况, 那它对应的条纹就将会在位置上发生延后的变化, 这也就是大家所看到的图乙中的状况。
这里需要特别提醒注意的是, “提前”以及“延后”两个词语的意思并不是代表在时间维度上面, 而是指的从左边往右边数过来时的排列顺序位置。
还请注意这样一个基本事实, 由于发光物质自身具备着极为特殊的性质, 因此在实际物理过程中, 任意两列单独分散开来的光线互相叠加在一起之后, 都是绝对没有办法去产生出干涉现象这一结果的。只有把从同一个光源那边, 靠着法子分开的那两列光给叠加在一起了, 才能搞出来干涉的那个现象。
光的波长、波速还有频率之间的相互关系, 就是那个公式v等于f乘f。等光跑到不同的介质里头去乱跑的时候, 它那个频率f是不会变的, 而它的波长就得跟那光在那介质里跑的波速v成正比。颜色的光到底是什么颜色, 那就是由频率定下来的, 所以要是没变, 那色的光看起来是什么颜色就永远不会变。
接下来讲第二个知识点, 关于光的衍射的部分。1.光的衍射现象指的是, 光在离开原本的直线路径之后, 会绕过障碍物并进入到阴影区域里面的那种现象。关于单缝衍射的情况是会出现中央明而亮的条纹, 两侧是对称排列着的、强度逐渐减弱的条纹, 而且间距变得越来越窄。
针对圆孔衍射的表现则是形成了明暗相间的并且不是等距的圆环这种形状, 需要注意的是这与牛顿环存在区别。再来说说泊松亮斑这一概念, 当光照射到不透光的那一种极小圆板上面之时, 可以在这个圆板的阴影中心位置看到出现的亮斑。
当形成泊松亮斑的时候, 圆板阴影的边缘是模糊的, 在阴影的外面还有不相等的明暗相间的圆环。各种不同形状的障碍物都能让光发生衍射。这让轮廓变得模糊不清。产生明显的衍射的条件是, 障碍物或者孔的尺寸可以跟波长相比, 甚至比波长还小。
当障碍物的尺寸或者是孔的尺寸小于零点五毫米的时候, 就会出现非常明显的衍射现象。比如第三个小题里的数据, 当d等于零点一毫米, 并且还有一个数值为十三三百的时候, 所看到的衍射现象就已经是非常明显了。我们先把内容做个小结: 光的干涉条纹还有光的衍射条纹, 这两个都是光波进行叠加以后得到的结果。
但是, 它们之间存在着明显的区别。针对单色光来说, 它的衍射条纹和干涉条纹, 都是呈现为明暗相间分布的样子。不过, 衍射条纹有一个特点, 就是中间的亮纹最宽, 而两侧的那些条纹, 则会变得越来越窄, 也越来越暗。相比之下, 干涉条纹则是等间距排列的, 并且那些明亮或者黑暗的部分, 亮度都是一样的。
再说说白光, 白光的衍射条纹和白光的干涉条纹, 这两个也都是彩色的。接着来看意义, 干涉现象和衍射现象, 这两者都是波的特征体现。通过这一点, 它证明了光是具有波动性的。这种现象表现得非常显著, 其大小与干涉以及衍射效应密切相关, 并且越容易观察到具体的现象过程。
衍射现象的出现表明, 光沿直线传播仅仅是一种近似的规律, 只有在光的波长比障碍物的尺寸小得多的特定条件下, 才可以将光的传播简单地看作直线的形式。
在相反的情况下, 也就是在发生明显衍影的条件下, 如果让狭窄的缝隙变得更窄, 那么亮斑覆盖的范围就会变大, 条纹之间的距离也会随之变大, 但是整体的亮度则会变暗。
光振动, 如果是垂直于纸面的那种光振动是在纸面内的, 光的直进是几何光学的基础, 光的衍射现象, 并没有完全否认光的直进, 而是指出光的传播规律, 受一定条件制约的, 任何物理规律, 都受一定条件限制的, 光学显微镜, 能够放大2000倍, 已经无法再放大了, 如果再放大的话, 衍射现象就明显了。
以下的内容适用于新的教材, 现在我们来讨论第三部分关于光的偏振这一主题。所谓的波的偏振现象, 其实是指横波只沿着某一个特定的方向进行振动这种状况。需要特别注意的一点是, 只有横波才会出现这样的偏振现象。因此, 我们可以通过观察波身上是否存在偏振现象这一点来进行判断, 即确认此波到底算不算是横波。
经过实验证实, 光本身确实具备偏振现象, 由此可以得出结论, 光波属于横波的范畴。（这里指的是第一种情况）自然光这一概念。太阳、电灯等普通光源直接发出的光, 包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光。而且这些沿各个方向振动的光波的强度都相同, 这种光叫做自然光。自然光通过偏振片后, 会变成偏振光。
在垂直于传播方向的平面上, 只沿一个特定的方向振动的光, 叫作偏振光。当自然光照射到两种不同介质的交界面上的时候, 如果把光的入射方向调整得恰如其分, 使得反射光线和折射光线之间的夹角正好等于90度, 这种情况下反射光和折射光就会统统变成偏振光, 而且它们的偏振方向是彼此垂直的。
我们日常生活中所见到的绝大多数光线都属于偏振光, 但是这一类别并不包括那些直接从光源里面发射出来的原初光线。偏振片也就是起偏器, 它是用一些特定的材料来制造出来的。它上面存在一个特殊的指向, 这个指向被叫做透振方向。只有当光的振动方向和这个透振方向保持平行的时候, 光波才能够穿过偏振片。
第三点要说的是, 唯有横波才会出现偏振这种现象。光的偏振现象同时也起到了证明的作用, 证明了光是属于一种波的范畴, 而且确认了它是一种横波。在各式各样的电磁波里面, 电场强度E的方向、磁场强度B的方向以及电磁波的传播方向之间存在着明确的几何关系, 那就是它们两两之间都是互相垂直的配置状态。
（4）光波的感光方面还有生理方面, 那些作用基本上都是由电场强度E来引起, 所以就把E的振动叫做光振动, 这里面的第5点应用, 包括立体电影、照相机的镜头以及消除车灯的眩光等等。
再看麦克斯韦在光上面提出的电磁理论, 其中第一点讲到光的干涉和衍射, 这两者充分地显示出光是一种波型, 而光的偏振现象又更进一步地说明光是属于横波这种类型。
提出光电磁说的背景是这样的, 麦克斯韦他对电磁理论展开了研究, 这一研究预言了电磁波的存在, 他还得出了电磁波传播速度的理论值是每秒3乘10的8次方米, 这和当时人类通过实验测出的光速, 也就是每秒3乘10的8次米非常接近, 正是在这个基础之上, 麦克斯韦提出了一个观点, 他认为光在本质上是一种电磁波, 而这个观点就被称为光的电磁说。
光电磁说的依据在于: 赫兹在电磁说提出之后的二十多年, 用实验证实了电磁波确实存在。他测得电磁波的传播速度等于光速。他还测量了电磁波的波长和频率。并且他指出电磁波能够产生反射、折射、衍射、干涉、偏振等现象。通过这些工作, 他用实验证实了光电磁说是正确的。
这个观点的意义在于, 它揭露了光本质上就是电磁现象的一面。我们知道, 光是处于特定频率区段里面的那种电磁波。这一发现, 直接把光的现象和整个电磁学领域给统一到了一起。这样一来, 咱们就能看清楚, 光和电以及磁之间, 其实是有紧密的联系存在的。它还把光为什么能够在真空里进行传播的这个缘故给讲明白了。
原因就在于, 电磁场本身就是一种实实在在的物质。既然是物质, 那就不需要再去依赖其他什么媒介去充当传递的工具。
电磁波谱是按照波长从大到小的顺序来排列的, 具体的排列结果是无线电波排在最前面, 接着是红外线, 然后是可见光, 而可见光里面包含了七种颜色、再往后是紫外线, 紧跟着是X射级, 最后面则是射线, 这里需要注意的是, 在除开了可见光以外的所有其他波段之间, 都存在着相互重叠的情况, 对于这些不同的电磁波来说, 它们各自产生的基理存在差异, 它们的性质差别也很明显, 并且它们的用途也各不相同。
从无线电波到γ射线, 这所有的种类, 其实都是本质上完全相同的电磁波。咱们来具体看它们的频率是多少。在真空之中的波长又是多少米。还有它们是由什么样的范围来决定波的频率和波长的大小的。还有波动性是怎么样的。是从明显到不明显。频率是从低到高。粒子性是从不明显变得非常明显。
至于观察方法, 无线电技术主要是靠利用热效应去激发荧光。然后是依靠贯穿的本领。照相底片感光用的是化学效应。核技术则是各种各样的电磁波的产生机理。比如LC电路里面的自由电子在做振荡。原子的外层电子受到某种激发的情况。原子的内层电子受到激发的情况。原子核受到激发的情况。特性这一部分, 波动性强不强?
热效应能不能引起视觉? 有没有化学作用和荧光效果? 杀菌和贯穿作用强不强? 贯穿本领是不是最强? 然后用途也很广泛。通讯广播导航都用到加热烘干遥测遥感医疗导向等。照明照相加热日光灯黑光灯手术室杀菌消毒治疗皮肤病等等也都用到。检查探测透视治疗等都用到。探测治疗等也都用到。