李靖

摘要：物理光學(xué)對物理學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的作用。在我們的日常生活中，光屬于必不可少的因素，占據(jù)著十分重要的地位。且光學(xué)在生活中也得到了廣泛應(yīng)用，比如常接觸的激光、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)、攝像機(jī)等。文章首先介紹了光學(xué)的基本概念及組成，然后從四個方面介紹了光學(xué)實(shí)際生活中的應(yīng)用，希望通過文章能夠幫助同學(xué)更好的理解物理光學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：物理光學(xué);生活;應(yīng)用

一、光學(xué)概念介紹

光學(xué)（optics）是物理學(xué)的重要分支學(xué)科，也是與光學(xué)工程技術(shù)相關(guān)的學(xué)科。光學(xué)主要分為幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量子光學(xué)。其中，幾何光學(xué)由幾個由實(shí)驗(yàn)得來的基本原理出發(fā)，通過光線的概念和光線的折射、反射定律來描述光在介質(zhì)中傳播規(guī)律的學(xué)科。物理光學(xué)也稱波動光學(xué)，其理論基礎(chǔ)就是經(jīng)典電動力學(xué)的麥克斯韋方程組，可用來研究光的干涉、光的衍射、光的偏振及其在各向異性介質(zhì)中傳播所呈現(xiàn)出的現(xiàn)象。量子光學(xué)源于光的波動和光（量）子的二象性。光子、電子、質(zhì)子、中子等微觀客體的波粒二象性是形成量子力學(xué)的重要基礎(chǔ)。從這種光子的性質(zhì)出發(fā)來研究光的本性以及光與物質(zhì)相互作用的學(xué)科即稱為量子光學(xué)，它的基礎(chǔ)主要是量子力學(xué)或量子電動力學(xué)。

二、光學(xué)在生活中的應(yīng)用

（一）生活中光的直線傳播

光的直線傳播指的是光在同種均勻介質(zhì)中沿著直線傳播，是光最基本的性質(zhì)。光的直線傳播可以解釋常見的日食與月食現(xiàn)象，日食主要是地球、月球、太陽在同一直線，太陽光被月球遮擋所致。月食則是太陽、地球、月球運(yùn)行在同一直線，地球全部或部分遮擋了太陽光。在日常生活中，光的直線傳播也有著廣泛的應(yīng)用，比如簡單的陽光測距及小孔成像。

（二）光的折射與反射

光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)的現(xiàn)象為光的反射。光由一種介質(zhì)斜射人另一種介質(zhì)，光在不同介質(zhì)交界處會發(fā)生偏折，這便叫做光的折射。反射與折射在日常生活中具有十分廣泛的應(yīng)用，鏡子則是光的反射，人們可以在鏡子中看到自己的模樣。且當(dāng)把鏡面做成曲面時，人們便可觀察到鏡子中扭曲或拉伸的圖像。汽車的后視鏡也使用了這個原理，汽車后視鏡為凸面，會形成縮小的圖像，司機(jī)可以在鏡子中看到大面積的景物，擴(kuò)大了視野。除此之外，光的折射在生活中也得到廣泛使用，比如現(xiàn)今十分熱門的光纖通信，攜帶信息的激光便是在玻璃夾層中利用折射進(jìn)行傳播。

（三）光的色散

光的色散主要指的是復(fù)色光分解為單色光，天空的蔚藍(lán)便來源于此。空氣自身密度漲落對光具備一定的散射作用，尤其是大氣中氧氣的漲落會形成散射。在大雨過后或晴朗的天空中懸浮著很多小微粒，也增強(qiáng)了光的散射能力，使天空更加蔚藍(lán)。而當(dāng)工業(yè)廢氣與汽車尾氣增多時，由于污染氣體粒子直徑較大，因此會因散射使得天空變?yōu)榛野咨蚯嗷疑６谝雇頃r，天空會變?yōu)樯钏{(lán)色，主要因?yàn)榇髿庵谐粞醯淖饔茫粞踅孬@了陽光中的橙色與黃色部分，因此藍(lán)色會直接通過，直至所有光亮消失，所有顏色才會慢慢消失在夜色中。此外，黃光因不易散射，所以被廣泛應(yīng)用至交通領(lǐng)域中的車牌、警示牌以及霧燈等方面。

（四）光的干涉與衍射

光的干涉指的是兩列或幾列光波在空間相遇并疊加，某些區(qū)域始終加強(qiáng)，某些區(qū)域始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布現(xiàn)象。在光傳播期間，遇到障礙物或小孔，光偏離原來的傳播途徑，繞道障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象為光的衍射，光的干涉與衍射說明光具備波動性。在日常生活中，光的衍射應(yīng)用較為廣泛，如DNA的雙螺旋構(gòu)型。除此之外，光譜儀也采用了光的干涉與衍射原理。光譜儀主要利用色散元件將電磁輻射分離出所需的波長與波長區(qū)域，測定選定波長的強(qiáng)度，可分為多色儀與單色儀兩種。根據(jù)分光原理，光譜儀器又分為干涉光譜儀、衍射光譜儀以及棱鏡光譜儀等三種。其中光學(xué)多道分析儀具備信息采集、處理以及存儲等功能，不再使用感光乳膠，避免了暗室處理等環(huán)節(jié)，改善了工作條件也提升了工作效率，可以更為準(zhǔn)確的測定瞬變信號。

三、結(jié)語

高中物理中，光學(xué)知識占據(jù)著十分重要的地位且與實(shí)際生活也存在密切聯(lián)系，學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理光學(xué)知識可以更好的解決實(shí)際問題，并理解一些特殊現(xiàn)象。文章首先簡要介紹了光學(xué)的基本概念，然后分別從四個方面介紹了光學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。即：介紹光的直線傳播，解釋日全食等天文現(xiàn)象;光的反射和折射，如鏡面成像、視覺偏移以及光通信;光的色散，解釋復(fù)色光與單色光間的奇妙聯(lián)系;光的干涉與衍射，如基于分光原理制成的光譜儀。文章不僅為廣大學(xué)習(xí)光學(xué)的高中生提供了知識上的引導(dǎo)，也讓筆者更加深入地了解物理光學(xué)，為今后的物理學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]羅志恒.耳聽為虛，眼見為實(shí)——尋找泊松亮斑[J].物理教師，2012（01）.

[2]麥慧怡.前概念對中學(xué)生物理學(xué)習(xí)的影響及教學(xué)策略[J].教育導(dǎo)刊，2010（10）.

[3]趙力紅，司烈翔.新課程 新實(shí)驗(yàn) 新認(rèn)識（Ⅷ）——新課程高中物理實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與教學(xué)研究[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2008（08）.

[4]應(yīng)發(fā)寶，曾前明，鄭國和.衍射光柵的自制與實(shí)驗(yàn)[J].物理教學(xué)，2010（11）.