Question

光的传播

Answer 1

  在上一篇文章，我们讨论声音传播，得出了一个结论：声音在介质中可以传播。那么我们这次把“光”这一单元分开说，这次我们讨论的是光的传播。首先，我们先讨论一下比较重要的传播途径。

  我们如何能确定？当你站在太阳底下的时候，你会看到自己的影子。但如果光在传播的过程中发生扭曲，那么它就很可能绕过你，你就看不到影子了，通过这个现象，我们猜想光是沿直线传播的，从而让我们产生了一个猜想：光可以在介质中直线传播的。

  既然我们已经有了猜想，那接下来就是实验部分了。介质无非就是固态、液态和气态，我们要做的就是在这三种介质中检测光的传播，那就先从气态开始吧。气态就是气体，我们生存离不开的空气就是如此，所以我们现在就开始吧。但是这里，我们需要确定一个条件，我们的实验材料是激光笔，既然我们想要看到光线，那我们必须要将场景挪移在一个黑暗的环境下，这样才能让光线比较明显。

  我们在一个比较黑暗的环境下照射激光笔，这个时候我们就能清晰地看到激光笔射出去的光线了，我们发现它是沿直线传播的，这正好验证了我们的猜想：光在气态环境下可以沿直线传播，下面是我的实验过程：

  那么接下来我们就要进行第二个实验：光在液态环境下，能否做到沿直线传播？液态环境：我们准备了一杯白水。然后激光笔从杯子外面射进去一条光线，看一下这条光线是否沿直线传播。

  通过上图，我们可以清晰的看到，激光笔射出去的光线在水桶中保持直线传播，这验证了我们的第二个猜想：光在液态环境下，可以做到直线传播。

  介质除了气体、液体以外，还有固体。但是这里我们必须要保证一个条件：我们实验的固体必须是透明或者半透明的。如果固体实心并且不透明，像一堵墙那样，那么光线照在那里就会受到阻碍。古时候有个凿壁借光的故事：有一位书生家里很穷，买不起油灯，所以他家每天都很嘿。但是他勤奋，想看书，正好邻居家有的是光，他就从自己家的墙上凿了一个洞，这样他就能看到光了。这个故事说明了两个科学道理：一是光可以在气体中传播，二是光不可以在不透明的固体中传播。

  所以我们找了一块玻璃（透明的固体），把激光笔从上面射下去。实验效果是这样的：

  我们可以看到，这光确实是沿直线传播的，说明光不仅可以在气态和液态环境中做到直线传播，在固态环境中，也是可以做到的。这里我们就得出了最终的结论：光在介质中可以直线传播，直线是其传播途径，介质则是条件。但是上次我们讲声音的时候，发现声音在真空中是不能传播的。两个宇航员在宇宙环境下距离很近，但是他们听不到彼此说的话。不在宇宙，两个人隔得远也能听见对方的声音；在宇宙中，两个人离的很近也听不到彼此的声音。为什么呢？因为宇宙属于真空环境，是声音无法传播的地方，那么光能否在真空中传播呢？

    但是我们并没有做这个实验的材料，所以我们只能做思想实验：在地球表面有一层真空层，那就是真空环境。同时太阳处于宇宙之中。我们能感受到太阳光，正是因为光透过了真空层射在了地球表面。光既然可以透过真空层，就说明光可以在真空环境下传播。然而条件允许，途径就不一定了。是否能沿直线传播，我们需要进一步的实验验证，但是我们不可能直接到宇宙中去做实验，不过我拥有猜想：是沿直线传播的。因为如果不是沿直线传播的，那我们看到的光线会扭曲，就不会有“影子”的存的存在。至于是不是，我们可以先留一个存疑：光能否在真空中做到直线传播呢？如果有什么办法，也请大家提出来吧。