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光是人类生存不可或缺的要素。

据统计研究,人类获取的信息有80%来自于眼睛,眼睛获取外界环境的信息只能通过光来实现。光源发出的光投射到物体上,然后经过物体反射或者透射再传播到人眼,被人眼视网膜的视觉细胞感知,并转换为神经冲动,再传达到大脑,由大脑运算处理获得视觉感知。

光对于人类的重要性已经是无可辩驳的,然而,人类对于光的研究却是漫长、缓慢、曲折的。

最早的光学现象、光学原理的描述记载于中国战国时期的《墨经》,俗称“墨经八条”,之后一千多年的时间里,对光的正确认识的进展相当缓慢,直到牛顿时代,对光的研究才进入快速发展的阶段,先后出现了“粒子论”、“波动论”,并由此展开了长达几百年的著名的“波粒”之争,直到近代,由爱因斯坦提出的“光量子”、德布罗意的博士论文对“波粒二象性”的论述,才解决了对光的本质的描述。

“光量子”、“波粒二象性”与我们的生活也密切相关,如太阳能电池就是基于“光量子”开发出来的,光的直线传播体现了光的粒子性,五彩斑斓的气泡体现了光的波动性。

我们人类能区分出各种颜色,一方面是人眼对色彩感知的功能,另一方面则是因为光具有波动性,因此光波就具有波长、频率,不同的波长、频率的光被人眼接受,并转换为神经冲动传达到大脑,由大脑运算处理获得不同的色彩感知。

提到波长、频率,不得不提起麦克斯韦。在1865年,麦克斯韦根据麦克斯韦方程组预言光是电磁波,该预言在1888年得到证实。现代光学认为光是属于可被人眼感知的电磁波,可见光在电磁波中只占据了很窄的波段,如下图所示,电磁波波长范围约从0.1nm~1000m,其中只有波长为380nm~780nm的可见光被我们人类所感知,并形成色彩的感觉。