欣赏光的秘密
▲《超越视觉：光的秘密语言》
光是什么？
很多人没有意识到我们每天以多少种途径，又以多少种形式接触到光。从早晨一睁眼就照进眼睛的光，到手机的来电，再到我们在牙医那里照的X光，这些都是不同类型的光。
而我们常常见到的不同的颜色，只不过是光的一小小部分的可见光而已。用“全光谱”的概念描述所有的类型的光，能量从低到高，包括无线电波，微波，红外线，可见光，紫外光，X光和伽马光七大类。
光是一种电磁波，不同类型电磁波由三个特征量来描述：频率，波长和振幅。本书讨论不同类型的光的时候，用波长来衡量。如下图用λ来表示波长。
▲波长
光的波长就是在一个振动周期的长度：
波长越长表示波速越小，频率越小，能量当然就越低了；
（类比抖绳子，用的力气小，绳子抖得幅度就小，动得就慢，对应的能量就低 ）波长越短表示波速越大，频率越大，能量当然就越高了。
（类比抖绳子， 用的力气大，绳子抖得幅度就大，动得就快，对应的能量就高）
而本书也非常形象地用温度计来比喻不同类型光的能量。波长从长到短，对应的光的能量从弱到强，相对于温度计的温度低到高。
▲波长温度计
下面会详细介绍不同类型的光。但首先看一张图片，这是用不同类型的光拍摄出来的太阳的照片的拼图。
▲不同类型的光拍摄的照片
太阳辐射到地球的大量能量不是我们眼睛能看见的类型的光（可见光），而是红外光和紫外光等。有了多种多样的光，我们才能在地球上生存，才能远距离互相通信，才有可能去探索外太空。对地球上的生命来说，幸运的是我们星球的大气层阻挡了诸如X光和伽马光等来自太阳的潜在有害的光线。
全部光谱分为七大类：
无线电波（射电波）
微波
红外光
可见光
紫外光
X光（X射线）
伽马光（伽马射线）
人类经过进化，可以感知特定范围的关，就是可见光，就是太阳辐射到达地球表面的最强的能量范围的光，除此之外，还有存在大量其他类型的光。
因为在数十亿年的进化过程中，我们的星球的物种要适应这个环境，我们从最近的恒星太阳获得的光，为了生存和繁荣，地球上的生命形式不得不加进化，以便更好利用这个能量。
1、无线电波（射电波）
波长：0.1km~100km（建筑物般大小）
应用：清晨起来，有些人喜欢先听到半导体收音机播放的声音，而不是闹钟不同的嗡嗡声。你每天早晨在收音机上听到的歌曲或新闻在变化，但他们都是通过无线电波广播（通过收音机变换成了声波），这也许是你每天最先感受到的无线电波。如果你在利用GPS前往新的地方，用无线电话或手机打电话、使用带有蓝牙的设备，或者用遥控器打开车库门，你刚刚使用的就是无线电波。
要注意的是：
无线电波是不能穿透金属，因为金属可以吸收无线电波。所以在电梯中打电话一般信号都不好，因为电梯都周围都是金属，吸收了手机信号的无线电波。
在隧道或车库里，车载收音机接收不到信号，是因为无线电波很大，一般的高建筑，或地下隧道都能阻挡了这些波长较长的无线电波。
光污染：任何地球上产生的电磁波一旦穿越地球的大气层都将开始太空旅游。以电视收音机的信号为例，这些信号已经在宇宙中穿行了大约100年了，也就是说我们发射的无线电波可及范围是一个环绕地球大约100光年的大泡。
2、微波
波长：0.1cm~10cm（人到蝴蝶般的大小）
应用：如果曾有一天你忙乱不堪，或许需要将速溶咖啡倒入微波加热过的一杯水中权当早餐。当你等着听到微波炉的提示音以便快点取出那杯加热过的水时，也许你还开着电视（卫星电视），等着看一眼天气预报。微波不仅可以通过感知降雨和风来监视暴风雨（微波卫星），还可以将来自天气预报员的现场信息传回电视台。
我们起床第一时间肯定是刷手机啦，而我们用的无线网络wifi正是使用微波，而且有些GPS载波不仅使用无线电波段的频率，也使用微波，所以你的手机可能正通过微波为你定位或传送你的位置信息。
3、红外光
波长：0.01cm~700nm（针尖到细胞般的大小）
应用：说到红外光，我们常常联想到热，就是那些从火、太阳、暖气、壁炉等感受到的热量。但这仅仅是我们生活中接触红外光的一小部分途径。
从探身去确认阴晴或者冷暖开始，人们在天气追踪方面已经取得了长足的进步，尽管还不够完美。红外光起了重要的推动作用。能探测红外光的卫星可以检测云层的形成以及模式，为气象学家预测天气提供了重要手段。
红外光是由英国天文学家、古典作曲家、音乐家、恒星天文学的创始人，被誉为恒星天文学之父的威廉·赫歇尔发现的。他在研究各种色光的热量时，有意地把暗室的唯一的窗户用木板堵住，并在板上开了一条矩形的孔，孔内装一个分光棱镜。当太阳光通过这个棱镜时，便被分解成彩色光带。折实他用温度计去测量光带中不同色光所包含的能量。为了和环境温度比较，他在彩色光带的附近放几支用作比较的温度计，来测量周围环境的温度。在试验中，发现温度从紫色到红色依次增加，还有一个奇怪的现象；放在光带红光外的温度计，比室内其它温度计的指示值都要高。经过对多次反复实验，这个所谓含热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是赫胥尔宣布，太阳发出的光线中除可见光外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外测，因而叫做红外线。红外线也常常被称为红外辐射线简称红外辐射。
而最近比较火的是因为引力波而获得2017年诺贝尔物理学奖，2016年美国激光干涉引力波观测台（LIGO）成功探测到两个黑洞合并产生的引力波，所用的激光就是近红外光。
▲激光干涉引力波天文台 （图片来源于百度百科）
4、可见光
波长：400nm~700nm（原生动物般的大小）
应用：无论你在美丽的晨光中醒来，还是第一眼看到的是来自人工照明的光，可见光在我们的一天中都扮演者重要的觉得。当我们戴上眼镜阅读，或者欣赏彩虹，抑或沉浸于落日橘红色的光芒中，我们看到的是光的不同行为。举几个例子来说明，光可以反射、折射、散射。从利用太阳能到解决光污染，来自太阳的可见光影响着我们日常生活的方方面面。
总的来说，我们看到的都是所有东西的颜色都是可见光。详细阅读我的专题《颜色-不是你想象的那样》
5、紫外线
波长：4nm~100nm（分子尺度的大小）
应用：想象在明媚温暖的时候，你抬头看太阳。这颗离我们最近的恒星释放出各种类型的光，其中的紫外线你可能很熟悉。为了避免阳光中的紫外线的伤害，在脸上涂防晒霜可能是每天要做的事情，因为紫外线会加速皮肤老化和伤害皮肤即使你不适用防晒霜，你也会接触很多利用紫外线技术的产品。从打开办公室的荧光灯到使用紫外水印的信用卡钞票，许多基于紫外线的技术在社会中发挥着有益的作用。
▲图片来源于百度百科经验
紫外线有一个重要的作用是激发荧光：
荧光灯管：它是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光。
荧光增白剂：把制品吸收的不可见的紫外线辐射转变成紫蓝色的荧光辐射，与原有的黄光辐射互为补色成为白光，提高产品在日光下的白度。增白剂已经广泛应用在纺织、造纸、洗衣粉、肥皂、橡胶、塑料、颜料和油漆等方面。
按照紫外线对人类健康的影响分类：
紫外线A（UVA）：光子能量最低，对人类无害。
紫外线B（UVB）：是晒伤的主要元凶，会导致皮肤致癌。
紫外线C（UVC）：光子能量最高，幸运的是地球的大气层阻挡了几乎所有的紫外线C。
所以对人类健康有直接影响的只有紫外线B（UVB），但是大部分的普通玻璃对紫外线B（UVB）和紫外线C（UVC）是不透明的，所以隔着玻璃晒太阳是安全的，可以避免晒伤。
再说一个题外话，我们眼睛的晶状体和角膜几乎阻挡了进入眼睛的所有紫外光，但人眼的视网膜的感光细胞是可以感受近紫外的紫外线。如果是无晶状体眼睛，紫外线可以穿过眼睛，被我们感受到。有报道称印象派画家莫奈就患有晶状体缺失症，因为在他82岁的时候做过白内障摘除手术，导致他可能看到紫外线，也导致他晚年的作品蓝相占据比较多的画幅。
▲莫奈的睡莲 Water Lilies and Reflections of a Willow (1916–19)
6、X光（X射线）
波长：1nm~100nm（原子量级的大小）
应用：医学X光成像如传统的X光和断层扫描（CT）的进展有助提供更好更安全的医疗保健。我们在机场也会遇到X光机。他们用于行李安检，有的机场还会用它们检查旅客。
▲医疗X光
7、伽马光（伽马射线）
波长：小于1nm（原子核般大小）
应用：「注意：不能用来变成绿巨人」，伽马光典型的用途是医学检查或治疗，或更可能通过闪电产生短暂的伽马射线闪光。自然界还产生一些天然反射性元素，如铀、钍等，在衰变过程中辐射伽马光。
▲绿巨人
以上就是《超越视觉：光的秘密语言》这本书按照电磁波谱的顺序从无线电波到伽马光进行了精心安排，按7类光分为7章，每一章聚焦于一种类型的光，描述它的特性和实际应用。从电视和移动通信使用的无线电波，到热扫描成像使用的红外光，再到透视身体和观察数百万光年之外的黑洞所使用的X光，阿坎德和瓦茨克向我们全方位地展示了光影响地球生命乃至整个宇宙的所有重要方式。开篇介绍了电磁波谱的概貌。其他7章都有4个专题：“充满光的一天”讲述光如何影响我们的日常生活；“焦点科学家”专门介绍发现某一类型的光或开创了其重要应用的科学家；“跨越光谱”讲解诸如荧光和反射等各种类型光的共性；“穿越宇宙”讨论宇宙中光是如何产生的以及我们如何利用它来“看见”超越我们视觉的事物。
最具特色的是，NASA专家带来的光学力作设计布局独具匠心，300多张精美大图，极具美感写作角度独特，既包罗万象，又主线分明，集物理和天文科学知识、炫目图片、历史故事于一体。数百幅全彩照片和插图让光的概念清晰易懂，引人入胜。翻开本书，光的世界在你眼前徐徐展开。
光看这写些图，值了！
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