光线是如何工作的


灯是什么?
古希腊人争论光线是来自人的眼睛还是被观察的物体。
古希腊人争论光线是来自人的眼睛还是被观察的物体。
iStockphoto / 思想库

在过去的几个世纪里,我们对光的看法发生了巨大的变化。关于光的第一个真正的理论来自古希腊。这些理论中有许多试图把光描述为——从一点到另一点的直线。毕达哥拉斯,最著名的是直角三角形定理,提出视觉是由于光线从人的眼睛中照射到物体上而产生的。伊壁鸠鲁则持相反的观点:物体产生光线,然后到达眼睛。其他的希腊哲学家——最著名的是欧几里得和托勒密——用射线图很成功地展示了光是如何从一个光滑的表面反射到另一个透明的介质上或弯曲的。

阿拉伯学者们将这些想法进一步发扬光大,发展现在被称为几何光学——将几何方法应用于透镜光学,镜子和棱镜。最著名的几何光学实践者是伊本·海瑟姆,谁在公元后的伊拉克生活过965年和1039年。伊本·海瑟姆(Ibn al-Haytham)识别出了人眼的光学成分,并正确地将视觉描述为光线从物体反射到人眼的过程。这位阿拉伯科学家还发明了针孔照相机,发现了折射定律并研究了许多基于光的现象,如彩虹日食

到了17世纪,一些著名的欧洲科学家开始对光有不同的看法。其中一个关键人物是荷兰数学天文学家克里斯蒂安惠更斯(Christiaan Huygens)。在1690年,惠更斯发表了他的《论光》其中他描述了波动的理论。在这个理论中,他推测存在一种无形的介质——以太——填补了物体之间的所有空白。他进一步推测,当发光物体在以太中引起一系列的波或振动时,光就形成了。然后这些波向前推进,直到遇到一个物体。如果这个物体是一只眼睛,海浪刺激视觉。

这是最早的,最雄辩的,光波理论。并不是所有人都接受它。艾萨克·牛顿就是其中之一。在1704年,牛顿提出了一个不同的观点——他把光描述为微粒,或颗粒。毕竟,光以直线传播,反射到镜子上,就像一个球反射到墙上一样。没有人真正看到过光的粒子,但即使是现在,很容易解释为什么会这样。粒子可能太小,或者动作太快,见过,或者我们的眼睛能看穿它们。

事实证明,所有这些理论都是同时对和错的。它们在描述光的某些行为时都很有用。

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