雙棱鏡干涉測光波波長

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雙棱鏡干涉測光波波長（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）吉林建筑工程學(xué)院教師備課教案專業(yè)：基礎(chǔ)科學(xué)部課程名稱：大學(xué)物理實驗周學(xué)時：3總學(xué)時：48授課時間：2007/2021第（二）學(xué)期授課班級：07級：環(huán)工、環(huán)科等任課教師：鄧宇實驗題目雙棱鏡干涉測光波波長實驗類型驗證實驗?zāi)康牧私怆p棱鏡干涉原理,并觀察干涉條紋.掌握測微目鏡的測微原理和使用方法.測定光波的波長.實驗儀器光具座，測微目鏡，激光光源（或鈉光燈），擴(kuò)束鏡，單縫，雙棱鏡，透鏡等。參考書目《大學(xué)物理實驗》第一冊吳泳華、霍劍青、熊永紅主編高等教育出版社2001.6．《大學(xué)物理實驗》第二冊謝行恕、康士秀、霍劍青主編高等教育出版社2001.6．《大學(xué)物理實驗》第三冊李志超、軒植華、霍劍青主編高等教育出版社2001.2．《大學(xué)物理實驗》第四冊霍劍青、吳泳華、劉鴻圖主編高等教育出版社2002.1.《物理實驗》華中工學(xué)院等高等教育出版社重點理解雙棱鏡干涉原理難點實驗中同軸等高的調(diào)節(jié)和清晰條紋的調(diào)節(jié)實驗過程安排一、實驗原理及內(nèi)容講解。（30分鐘）二、光學(xué)系統(tǒng)等高共軸的調(diào)節(jié)（20分鐘）三、利用雙棱鏡測光波波長1、根據(jù)公式，測出，和。（30分鐘）2、用導(dǎo)軌上米尺測量單縫到測微目鏡叉絲（屏）間的距離（單次）（20分鐘）3、測量虛光源間的距離（20分鐘）4、計算光波波長即數(shù)據(jù)處理。（30分鐘）實驗原理與方法備注雙棱鏡是一個主截面呈等腰三角形的三棱鏡，其頂角近于180o，兩底角僅30′—l°。如圖（17-1）所示，從光源（單縫）發(fā)出的光經(jīng)棱鏡界面的兩次折射，光的波陣面分成沿不同方向傳播的兩束光。這兩束光相當(dāng)于由虛光源和發(fā)出的兩束相干光，并在他們相重疊的空間區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉?？梢姡p棱鏡干涉和雙縫干涉均為分波振面干涉，其計算公式相同，由于干涉場范圍狹小，干涉條紋的間距也很小，故一般用測微目鏡測量和觀察。PPdD

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??嘁???D圖3-18-1雙棱鏡干涉原理 圖17-1雙棱鏡干涉原理根據(jù)雙縫干涉有其中為虛光源和之間的距離，為虛光源到測微目鏡（光屏）的距離，為測微目鏡（光屏）上的條紋寬度.當(dāng)測出、、的值后，由公式算出光波的波長.教學(xué)后記陽光是由不同波長的電磁波所組成，其中眼睛可以看見的叫做『可見光』，包括了紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色光。這七種光中，紅光的波長最長、紫光的波長最短。

波長越長的可見光，越容易被大氣和水吸收，波長越短的，則越容易碰撞到大氣和水中的分子而散射開來。因此，當(dāng)陽光照射到海洋的時候，剛開始，所有光都穿透過去，因此淺海是透明的；漸漸地，紅、橙、黃光依序被吸收了，因此，海水漸漸變成藍(lán)綠色；再往下，只有藍(lán)色系的光可以穿透進(jìn)去，因此海水變得湛藍(lán)；到了100公尺以下，連藍(lán)色系的光都無法進(jìn)入，海水就變得黑漆漆一片了！海水的顏色與透明度

為甚麼海水是藍(lán)色呢？這是因為海水對不同波長的光有不同的散射與吸收效果。當(dāng)陽光照到海面時，海水會吸收紅光至黃光，散射藍(lán)光，因此海洋呈現(xiàn)藍(lán)色。

光波中，波長越短越容易散射，且散射程度也越大，因此，短波長的藍(lán)光比長波長的紅光更容易散射。同理，當(dāng)陽光照射深厚的海水時，散射出來的光就以短波的藍(lán)光為多了。

若仔細(xì)地觀察海水的顏色，可以發(fā)現(xiàn)海水也不全是同樣的藍(lán)色。在沿岸的海水可能呈微棕色、微綠色或微紅色，這是因為海水中含有大量的懸浮性生物或塵沙，而引響了海水的散射效果。如紅潮，就是海水中含了大量的紅色腰鞭毛藻所造成的。

海水中的懸浮物質(zhì)不但會改變海水的顏色，也會影響海水的透明度（doegreeofclearness）。一般而言，沿岸海水的透明度較外海低。海水為什麼是藍(lán)色的?A:舀一勺海水看看，海水既不是藍(lán)色的，也不是白色的，海水就像自來水一樣，是無色透明的。是誰給大海塗上了顏色呢？這是太陽光變的戲法。太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色的光組成的。當(dāng)太陽光照射到大海上，紅光、橙光這些波長較長的光，能繞過一切阻礙，勇往直前。它們在前進(jìn)的過程中，不斷被海水和海裏的生物所吸收。而像藍(lán)光、紫光這些波長較短的光，雖然也有一部分被海水和海藻等吸收，但是大部分一遇到海水的阻礙就紛紛散射到周圍去了，或者乾脆被反射回來了。我們看到的就是這部分被散射或被反射出來的光。海水越深，被散射和反射的藍(lán)光就越多，所以，大?？瓷先タ偸潜趟{(lán)碧藍(lán)的。TopQ:天空為什麼是藍(lán)色的？A:我們知道，地球表面包圍著一層空氣?？諝庵泻性S多微小的塵埃、冰晶、水滴等。當(dāng)太陽光（看上去是束白光，實際上它是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等有色光線組成）通過空氣時，波長較長的紅色光透射力最大（其次是橙、黃色光），它能透過大氣中的微粒射向地面；而波長較短的藍(lán)、紫、靛等色光，很容易被懸浮在空氣中的微粒向四面八方散射開來，使天空呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色。TopQ:潮汐現(xiàn)象的原理？A:世界上大多數(shù)地方的海水每天都有2次漲落。白天海水上漲，叫做"潮"；晚上海水上漲，叫做"汐"。平時把潮和汐都叫做"潮"。引起潮汐的原因主要是由於受月球的"引潮力"引起的。這個引潮力是月球?qū)Φ孛娴囊?，加上地球、月球轉(zhuǎn)動時的慣性離心力所形成的合力。當(dāng)月球處在地球某點（A點）上空時，該點上受到的月球引力最大，對應(yīng)該點上地球?qū)?cè)的一點（B點）的引力最?。虼舜藭r這兩處的引潮力都最大，而且都是垂直于地面向上的，所以這兩點的海水上漲，出現(xiàn)了"漲潮"；而AB兩點中間的地球上另外兩點C點和D點的海水則向A、B兩點流去、出現(xiàn)了"落潮"。同樣道理，當(dāng)月球移到C點或D點的上空時，C點和D點就出現(xiàn)漲潮，而在A點和B點發(fā)生落潮。地球每天自轉(zhuǎn)1周。一天之內(nèi)，地球上任何一個地方總有1次向著月球，1次背著月球，所以地球上絕大部分地方的海水，每天總有2次漲潮和2次落潮，這種潮稱為半日潮。而有一些地方，由於一些局部地區(qū)性的原因，在一天之內(nèi)只出現(xiàn)1次高潮和l次低潮，這種潮稱為全日潮。不但月球能對地球產(chǎn)生引潮力。而且太陽也能產(chǎn)生引潮力，雖然比月球的要小一些，只有月球引潮力的5／11．但當(dāng)它和月球的引潮力疊加在一起的時候，就能推波助瀾，使潮水漲得更高。每月的朔（農(nóng)曆初一）和望（一般是農(nóng)曆十五，有時候是十六，甚至是十七）的日子裏，月球、地球和太陽在一條直線上，那時月球和太陽的引潮力加在一起，力量就特別大，出現(xiàn)大潮；在上弦月（農(nóng)曆初七、初八）和下弦月（農(nóng)曆廿二、廿三）的時候，月球，地球和太陽不在一條直線上，而成了一個90度的角，太陽的引潮力抵消了一部分月球的引潮力，所以出現(xiàn)小潮。Q:夜空為什麼漆黑一片？A:我們可以看到夜空中佈滿星星，那麼所有星星發(fā)出的亮光加起來為何不能把夜空照亮？德國物理學(xué)家奧伯斯1823年就提出了這個難題：如果宇宙無限大，而且佈滿了恒星或星系，夜空應(yīng)當(dāng)是明亮的。但是，實際情況卻不是這樣。天文學(xué)家多年來一直試圖對這個稱之為"奧伯斯佯謬"的問題作出解釋。一種解釋是：恒星或星系之間的塵埃擋住了遙遠(yuǎn)星體發(fā)出的光，從而使夜空看上去漆黑一片。但實際上，塵埃經(jīng)過光的照射會增溫，變得同光源一樣明亮。另一種解釋認(rèn)為，遙遠(yuǎn)星系的紅移使光從可見範(fàn)圍變成不可見的紅外光。如果這個解釋能夠站得住腳，那麼波長較短的紫外光也應(yīng)當(dāng)移到可見光範(fàn)圍，而這種現(xiàn)象並沒有發(fā)生?？茖W(xué)家們目前從兩個方面對"奧伯斯佯謬"作出解釋。第一，即使宇宙是無限大，但它並不是無限老。這一點非常重要，因為光是以每秒大約30萬公里的有限速度傳播。星體距離我們越遠(yuǎn)，它發(fā)出的光到達(dá)我們這裏所需的時間就越長。第二，由於不同距離的星體發(fā)出的光到達(dá)地球所需的時間不一，因此我們決不可能同時看到位於不同距離的星體發(fā)出的光。要麼是距離最遙遠(yuǎn)的星體發(fā)出的光還沒有到達(dá)地球，要麼是遙遠(yuǎn)星體發(fā)出的光在到達(dá)地球的漫長過程中已被鄰近的物體消耗殆盡，因而夜空呈現(xiàn)出漆黑一片。

Fido:

據(jù)我所知，在照極遠(yuǎn)處的星體時，經(jīng)常需要曝光很長一段時間，因為光線太弱，曝光時間就要長才能在底片上感光，不然就照不到遠(yuǎn)處的星體啦！不過「類星體」雖然是遠(yuǎn)在宇宙的邊緣，可是它發(fā)出極強(qiáng)的光，即使在地球上，它看起來就像一般的星星一樣亮，誰都想不到它其實位於宇宙邊緣。所以，或許類星體的研究能為我們解答一些迷惑:-)Q:宇宙有沒有邊?A:宇宙經(jīng)過100多億年的膨脹，我們已無法知道宇宙的邊界在哪裡，至少現(xiàn)有的觀測手段無法知道宇宙的邊界，但經(jīng)觀測我們已知道宇宙的年齡為100億~150億年。這樣就人類現(xiàn)有的知識來說，宇宙就是有限而無界的。所謂有限，指現(xiàn)在的宇宙在時間上是100億~150億年，空間上也膨脹了100億~150億年，所以是有限的；所謂無界，是指宇宙在不斷地膨脹，根本就不存在一個固定的邊界，現(xiàn)在找不到，將來也找不到，就是在宇宙的源頭，也不可能找到它的邊界。

Fido:「有限無界」另一說，就如同地球表面一樣的彎曲空間，它沒有邊界，卻是有限的（面積）。Q:為什麼光速不是無限的？A:精確的科學(xué)實驗結(jié)果表明，光的傳播速度並不是無限的，它的速度約為每秒3億米（30萬公里）。光速的奇特之處在於：光源與觀察者之間的相對速度並不影響光速的數(shù)值?？臻g與時間必須混合在一起才能保持光速的恒定，從某種意義上來說，就是必須保持空間和時間的一致，儘管我們習(xí)慣用米衡量空間，而用秒衡量時間。但是，如果時間和空間相似到可以相互轉(zhuǎn)換的程度，那麼就需要有某種"常量"來轉(zhuǎn)化這兩種單位。也就是說，必須有某種能夠用米／秒來測量的東西，人們可以用以秒為單位的時間乘以這個"常量"得到以米為單位的空間。這個通用的轉(zhuǎn)換因素就是光的速度。光速之所以是有限的，原因很簡單：有限的空間對應(yīng)的是有限的時間。

（因特網(wǎng)《科學(xué)美國人》文章）Q:引力的速度是否與光的速度相同？A:從理論上來說，如果某個大質(zhì)量加速（比如說，圍繞第二個質(zhì)量運(yùn)行），就會產(chǎn)生一種以光的速度向外擴(kuò)散的引力波。但是，儘管科學(xué)家們已經(jīng)作了一些令人感興趣的初步研究，但迄今尚未直接測到引力波，更不用說測定其速度了。然而，科學(xué)家們通過觀察雙脈衝星的軌道變化獲得的間接證據(jù)表明，加速的質(zhì)量能夠產(chǎn)生引力波。脈衝星沿著彼此交織的非常小的軌道快速運(yùn)行。如果它們以引力輻射的形式放射出能量，就會完全按照預(yù)料的方式以螺旋形彼此圍繞著運(yùn)行?？茖W(xué)家們還獲得了充分的間接證據(jù)表明，引力波肯定是以光的速度行進(jìn)。引力的大小隨著與某個質(zhì)量的距離的平方反比變化而變化，這有力地表明，引力子（由兩個彼此吸引的質(zhì)量交換的粒子）必定是零質(zhì)量。據(jù)當(dāng)前的物理學(xué)理論認(rèn)為，像引力子這樣的無質(zhì)量粒子必定是像光子一樣以光的速度行進(jìn)。

Q:第一宇宙速度是多少？A:宇宙速度是根據(jù)萬有引力計算出來的，第一宇宙速度是每秒7.9千米/秒，物體如果達(dá)到7.9千米/秒的速度，它就會永遠(yuǎn)地繞地球運(yùn)行而不會從天上掉下來，我們也之稱為環(huán)繞速度；第二宇宙速度是每秒11.2千米/秒，物體如果達(dá)到這個速度，將會逃離地球的束縛飛向星際空間，我們也稱之為脫離速度；第三宇宙速度是每秒鐘16.7千米/秒，若是要到太陽系外去旅行那就要達(dá)到這個速度。

Q:看太空梭遨遊太空的影片時為何見不到星星？A:這是由膠片的曝光時間決定的，因為星星的亮度比太空梭暗淡得多。要想在膠片上看到星星的蹤影，需要大約10秒至30秒的曝光時間；而捕捉太空梭的蹤影只需0.01秒的曝光時間。如果把攝像機(jī)設(shè)定在拍攝太空梭所需的曝光時間，就沒有足夠的時間捕捉星星的蹤影。如果為了捕捉到星星蹤影而對膠片進(jìn)行長時間的曝光，太空梭在膠片上的蹤影就會曝光過度。

（因特網(wǎng)ScienceWhatzit網(wǎng)站文章）Q:科學(xué)真正含義？A:

"科學(xué)"這個詞，源於中世紀(jì)拉丁文"Scientia"，原意為"學(xué)問"、"知識"。但科學(xué)至今還沒有一個為世人公認(rèn)的定義。甚至有人認(rèn)為，給科學(xué)下定義是無益的，也是不可能的。英國著名科學(xué)家貝爾納指出："科學(xué)在全部人類歷史中確已如此地改變了它的性質(zhì)，以致無法下一個適合的定義"，"科學(xué)不是個能用定義一勞永逸地固定下來的單一體"。

一般地說，科學(xué)是人類認(rèn)識客觀世界的知識，但並不是任何關(guān)於客觀世界的知識都是科學(xué)。1888年，達(dá)爾文曾給科學(xué)下過一個定義："科學(xué)就是整理事實，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，作出結(jié)論"。達(dá)爾文的定義指出了科學(xué)的內(nèi)涵，即事實與規(guī)律。科學(xué)要發(fā)現(xiàn)人所未知的事實，並以此為依據(jù)，實事求是，而不是脫離現(xiàn)實的純思維的空想。至於規(guī)律，則是指客觀事物之間內(nèi)在的本質(zhì)的必然聯(lián)繫。因此，科學(xué)是建立在實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)過實踐核對總和嚴(yán)密邏輯論證的，關(guān)於客觀世界各種事物的本質(zhì)及運(yùn)動規(guī)律的知識體系。

科學(xué)包括自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)等。自然科學(xué)是研究自然界不同物件的運(yùn)動、變化和發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。社會科學(xué)是研究人類社會不同領(lǐng)域的運(yùn)動、變化和發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。哲學(xué)也是一門科學(xué)，它是關(guān)於世界觀的學(xué)說；是自然科學(xué)和社會科學(xué)知識的概括和總結(jié)；也是自然界、社會和思維的最一般的規(guī)律。

科學(xué)是特殊的社會歷史現(xiàn)象，在其發(fā)展的不同歷史階段有不販的性質(zhì)和特點。20世紀(jì)以來，由於科學(xué)的迅猛發(fā)展和科學(xué)研究的規(guī)模日益擴(kuò)大，現(xiàn)代科學(xué)已不僅僅是單一的知識體系，同時又是一種社會活動，即生產(chǎn)知識的社會活動。這種特殊的社會生產(chǎn)形式，現(xiàn)已逐步發(fā)展為國家規(guī)模和跨國規(guī)模，使"科學(xué)是一種建制"的界說成為人們的共識。因此，我們不應(yīng)把科學(xué)理解為僅僅是知識本身，也不能看成是單一的社會活動。前蘇聯(lián)科學(xué)拉契科夫認(rèn)為："科學(xué)是關(guān)於現(xiàn)實本質(zhì)聯(lián)繫的客觀真知的動態(tài)體系，這些客觀真知是由於特殊的社會活動而獲得和發(fā)展起來的，並且由於其應(yīng)用而轉(zhuǎn)化為社會的直接實踐力量"?？茖W(xué)既是歷史發(fā)展總過程的產(chǎn)物，又是推動人類歷史進(jìn)步的巨大動力。Q:小行星是如何命名的？A:

小行星是一種在太陽系中繞著太陽作軌道運(yùn)動的小天體。由於它們質(zhì)量很小，不會發(fā)生地球那樣大的變質(zhì)過程，因此保留了太陽系形成初期的原始狀況，對於研究太陽起源有重大價值。通過對小行星軌道的研究，還可以測定一些天文常數(shù)，研究太陽系的動力結(jié)構(gòu)和變化。近年來，近地小行星對人類的威脅以及它與地球生命起源的關(guān)係日益引起人們的重視，同時它與國防等也有著密切關(guān)係。小行星正在成爲(wèi)一種重要的太空資源。

小行星是目前各類天體中唯一可以由發(fā)現(xiàn)者進(jìn)行命名並得到世界公認(rèn)的天體。小行星的命名既是爲(wèi)了科研工作的方便，也是爲(wèi)了鼓勵觀測者投身於小行星的發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域。國際天文學(xué)聯(lián)合會小行星中心專門負(fù)責(zé)小行星的編號和命名。一顆小行星在不同夜晚被觀測到，並報告給小行星中心後，如果不能被確認(rèn)爲(wèi)已知的小行星，則小行星中心會給這顆小行星以國際統(tǒng)一的暫定編號。當(dāng)這顆小行星至少有4次在回歸中被觀測到，軌道又可以非常精確地測定時，它就會得到小行星中心給予的永久編號；同時，發(fā)現(xiàn)者擁有對小行星的命名權(quán)，命名權(quán)在10年內(nèi)有效。

早期小行星的命名一般選取古代神話故事中的女神名字。後來這一慣例被取消，對小行星的命名變成了發(fā)現(xiàn)者表達(dá)意願的一種方式，絕大多數(shù)小行星的命名成爲(wèi)對特定人物、地點、組織或事件的紀(jì)念。當(dāng)然，小行星的命名仍需要符合一定的規(guī)定。比如政治家、軍事家或政治、軍事事件必須在當(dāng)事人去世100年或事件發(fā)生100年後才能命名。命名由國際天文學(xué)聯(lián)合會13人組成的小天體提名委員會批準(zhǔn)，由國際小行星中心予以公佈。迄今爲(wèi)止，擁有永久編號的小行星已經(jīng)達(dá)到25000顆左右。Q:火在太空失重狀態(tài)下如何燃燒？A:

在地面上，火苗要受到重力的吸引，但是由於燃燒的氣體熱而輕，因此它們會上升。隨著火苗的上升，空氣會被吸引到火苗的底部，給火提供氧氣，使之燒得更猛烈。

在太空中，重力幾乎為零，沒有什麼能夠使火苗上升，因此與地面上相比火不太容易獲得氧氣。在太空飛船上，氧氣分子只能靠外力（比如用扇子扇）或者分子的擴(kuò)散到達(dá)燃燒物，這非常像墨水或者油在水的表面擴(kuò)散。這種擴(kuò)散過程比地球上的吸引空氣過程要慢。另外，燃燒氣體也必須向外擴(kuò)散以補(bǔ)充新的氧氣，這樣火焰會變得更大。但是隨著火焰變大，會有更多的熱量通過輻射散失掉。如果熱量散失太多，再加上不能很快獲得氧氣維護(hù)燃燒，燃燒物就會冷卻到燃點以下，使火焰熄滅。這種情況在地球上是不會發(fā)生的，因爲(wèi)地球上火焰吸收空氣的速度足以保持燃料燃燒。

在重力幾乎為零的太空中點燃火苗要容易一些，但是火一旦燒起來，其威脅性比在地球上小。研究如何在太空的困難條件下加熱和燃燒，對在軌道上製造超潔淨(jìng)的半導(dǎo)體等材料是至關(guān)重要的。Q:如何確定太陽系在銀河系中的位置？A:

天文學(xué)家們採取多種方式確定太陽系在銀河系中的位置。人們只要擡頭看一看夜空，就可以看到銀河系的大致形狀，它像是一條暗淡的光帶橫亙在天空。這條光帶的寬度約爲(wèi)15度，星星比較均勻地分佈在光帶的兩側(cè)。這表明銀河系是扁平的圓盤狀，我們的太陽系位於圓盤近似平面的某處。如果銀河系不是扁平的圓盤狀，它看上去就會不同。比如說，如果銀河系呈球狀，我們看到的銀河系就不會是窄窄的一條光帶，而是佈滿了整個天空。如果我們的位置大大高於或低於圓盤平面，我們就不會看到銀河系像光帶一樣橫亙在天空--天空就會顯得一半亮一半暗。通過測定我們能夠看到的所有星星的距離，可以進(jìn)一步確定太陽系在銀河系中的位置。本世紀(jì)初，美國天文學(xué)家沙普利發(fā)現(xiàn)巨大的球狀星團(tuán)分佈在以人馬星座爲(wèi)中心的一個直徑約10萬光年的球形範(fàn)圍內(nèi)。他得出的結(jié)論是：這個中心也是銀河系的中心，因此銀河系看上去像是鑲在球狀星雲(yún)中的一個扁平圓盤。

75年來，科學(xué)家通過射電天文學(xué)、光學(xué)天文學(xué)、紅外天文學(xué)，甚至X射線天文學(xué)等各種技術(shù)手段，更精確地測定了銀河系螺旋型兩翼、氣體雲(yún)、塵埃雲(yún)、分子雲(yún)等位置?，F(xiàn)代研究得出的基本結(jié)論是：我們的太陽系位於銀河系螺旋翼內(nèi)側(cè)的邊緣，距離銀河系中心大約2.5萬光年。

（因特網(wǎng)《科學(xué)美國人》文章）Q:如何計算行星的重量？A:

牛頓的“萬有引力定律”告訴我們，兩個天體之間的吸引力同它們質(zhì)量的乘積成正比，而同它們之間距離的平方成反比。為了獲得最佳近似，我們可以假設(shè)天體的地理中心就是其質(zhì)量中心。以地球為例：因為地球的半徑是已知的，所以我們可以通過地球?qū)ζ浔砻婺硞€物體（重量）的引力和該物體與地球的距離（此時的距離實際上等於地球的半徑）來計算地球的質(zhì)量。當(dāng)然，我們還需引入一個萬有引力常數(shù)G。根據(jù)18世紀(jì)英國化學(xué)家兼物理學(xué)家亨利·卡文迪什的實驗測算，對於兩個質(zhì)量各為1千克、距離1米的物體來說，G爲(wèi)6.67×10的負(fù)11次方牛頓。

知道了地球的質(zhì)量和半徑以及地球與太陽的距離之後，我們就可以根據(jù)萬有引力定律來計算太陽的質(zhì)量M。引力F＝GmM/（r的平方），其中m表示地球的質(zhì)量，M表示太陽的質(zhì)量，r表示地球與太陽之間的距離。F應(yīng)該等於地球繞太陽運(yùn)行所需要的向心力，而向心力則等於地球的質(zhì)量與其速度的乘積除以地球與太陽的距離的平方。所以，通過天文學(xué)方法計算出地球與太陽之間的距離以後，我們就可以計算出地球繞太陽的運(yùn)行速度，從而計算出太陽的質(zhì)量。

一旦計算出太陽的質(zhì)量，我們就可以根據(jù)行星的軌道半徑、運(yùn)行周期和行星作軌道運(yùn)行所需要的向心力，計算出行星的質(zhì)量。

（因特網(wǎng)《科學(xué)美國人》文章）Q:宇宙中大約有多少顆星球？A:多得數(shù)不勝數(shù)。此話一點不假。我們所在的銀河系大約有400億顆星球。如果按每秒鐘數(shù)10個星球計算，需要在不間斷的情況下花1000多年才能數(shù)完。因此說，要想數(shù)清宇宙中有多少星球是不可能的。

由於許許多多星球距離我們非常遙遠(yuǎn)，我們無法看到，只能看到它們所在的星系。這就如同我們能看到數(shù)公里以外的樹林，但是看不清樹葉。

宇宙中有成千上萬億個星系，每個星系由幾百億顆星球組成。宇宙中的星球總數(shù)大約爲(wèi)1萬億億顆（1後面加20個0）。請記住，這只是估計數(shù)位！

（因特網(wǎng)ScienceWhatzit網(wǎng)站文章）Q:人能夠作穿越時間的旅行嗎？A:

要回答這個問題，我們必須進(jìn)一步明確時間旅行到底意味著什麼。除了每天的時間行進(jìn)之外，這個問題可以分成兩個部分：人類有可能在一段較短的時間內(nèi)（在人的生命周期以內(nèi)）進(jìn)入遙遠(yuǎn)的未來嗎？人類有可能回到過去嗎？

我們目前對於基礎(chǔ)物理學(xué)的理解告訴我們，對第一個問題的回答是絕對肯定的；至於第二個問題，我們只能說也許。

進(jìn)入遙遠(yuǎn)未來的時間旅行可以借助於狹義相對論的時間膨脹原理。運(yùn)動中的時鐘，速度越接近光速走得就越慢。這種已經(jīng)被實驗證明的效果同樣適用於生物的衰老。

如果一艘太空飛船可以不斷地以重力加速度加速，那麼它的速度大約在1年的時間裏就可以接近光速。乘坐這樣的飛船到達(dá)銀河系的中心並返回地球（行程約為6萬光年）只需要40年多一點的時間（太空飛船上的時間）。當(dāng)宇航員回到地球時，他的年齡只增加了40歲，地球上則已經(jīng)過了6萬年。

通過穿越時間的旅行回到過去則是一個非常難以確定的命題。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，一個沿著時間軸運(yùn)動的人有可能在過去的某個時候遇到他本人或他的祖母。問題是這種情況是否真的會在宇宙中發(fā)生。沒有任何實驗或觀測結(jié)果表明時間旅行正在我們的宇宙中發(fā)生。目前正在討論的建造時間旅行器的最簡單方法是利用蠕蟲洞（連接不同的時空區(qū)域的隧道）原理。穿過蠕蟲洞就能夠回到過去。

（因特網(wǎng)《科學(xué)美國人》文章）Q:如果太陽的亮度減弱1％，會對地球產(chǎn)生什麼影響？A:

地球吸收陽光的量的多少是決定地球溫度最重要的因素。如果到達(dá)地球的陽光量減少1％，很難確切預(yù)計地球的溫度將會發(fā)生多大變化。地球的溫度變化在某種程度上取決於陽光量減少持續(xù)多長時間。舉個例子來說，大約每隔11年出現(xiàn)的太陽黑子活動使到達(dá)地球的陽光量增加或減少約0.1％，並沒有對地球的溫度産生多大的影響。這是因爲(wèi)地表、海洋和大氣的溫度需要很長時間才會因此而發(fā)生變化。

然而，如果到達(dá)地球的陽光量的變化長時間持續(xù)下去，肯定會使地球的溫度下降。溫度的下降將會使地球及大氣發(fā)生變化，比如地球表面較冷地區(qū)的降雪量會略有增加，降雪量的增加會使更多的陽光反射回太空，從而將使地表的溫度下降約1攝氏度。

（因特網(wǎng)ScienceWhatzit文章）Q:太陽周圍為何會出現(xiàn)顏色像彩虹的光環(huán)？A:

太陽周圍出現(xiàn)的光環(huán)稱爲(wèi)日暈，它與晚上在月亮周圍看到的月暈是一回事，只不過是日暈出現(xiàn)在太陽周圍。日暈是陽光照射到高層大氣中微小的冰晶以後形成的。在地球上空數(shù)英里的高空，氣溫很容易降到可以形成冰晶的冰點以下。透過冰晶的日光或月光被折射回去，在太陽或月亮的周圍形成日暈或月暈。

日暈的顏色是由陽光在透過冰晶時產(chǎn)生的折射效果形成的－－紅色位於日暈的內(nèi)側(cè)邊緣；藍(lán)色位於日暈的外側(cè)邊緣。顏色的排列順序與彩虹相同，但日暈的顏色界限不很分明。月暈也有顏色，只不過是晚上光線弱，加之眼睛在晚上對弱光的反應(yīng)能力差，無法區(qū)分顔色罷了。人們之所以時常能看到月暈而不?？吹饺諘?，主要是太陽的光線非常強(qiáng)。

（因特網(wǎng)ScienceWhatzit文章）Q:行星是否會改變位置？A:

肯定地說，會。包括地球在內(nèi)的行星都是圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)。行星在圍繞太陽運(yùn)行的過程中會顯示出處於不同的位置。運(yùn)行速度較快的行星（諸如水星、金星和火星）位置變化明顯，只需幾個星期就會看出其位置變化；運(yùn)行速度較慢的行星（諸如木星、土星、天王星、海王星、冥王星）需要幾個月甚至更長的時間才能看出其位置變化。

（因特網(wǎng)ScienceWhatzit網(wǎng)站文章）Fido:近日點與遠(yuǎn)日點的位置也會改變。為甚麼晴天時天空是藍(lán)色的？為甚麼夕陽是紅色的？這是太陽光被地球大氣散射(scattering)的結(jié)果。

當(dāng)陽光進(jìn)入地球的大氣層後，

空氣和水蒸氣的分子吸收部份陽光，再向四方八面輻射，

這種現(xiàn)象稱為散射。

白色的陽光是由不同顏色的光波合成的，

以藍(lán)光波長最短，紅光波長最長，波長短的藍(lán)光較容易被散射。

日落時夕陽接近地平線，

陽光須穿過較厚的大氣層才到達(dá)地面，

大部份藍(lán)光被散射，餘下紅光，所以夕陽呈現(xiàn)紅色。

另一方面，

由於白天時太陽光只穿過較薄的大氣層，藍(lán)光被散射的程度減少，

所以太陽看起來是白色的，同時由於天空充滿了被散射的藍(lán)光，所以整個天空呈現(xiàn)藍(lán)色。

所以，天空的蔚藍(lán)

是光所折射出來的，並不是由海水反射的!!(看到知識+有人說天空是藍(lán)色的是因為海洋反射....)

而海洋為什麼看起來會是藍(lán)的??

這個道理，和天空呈現(xiàn)藍(lán)色的道理是相同的

大海的顏色是由海面反射的光和來自海水內(nèi)部的回散射光的顏色決定的。

太陽七種光線波長各不相同，而不同深度的海水會吸收不同波長的光，

也就是說，海水對不同波長光的吸收和散射是有選擇性的

一般情況下，紅色和黃色等色光的波長比較長，最容易被海水吸收，

當(dāng)他們射入海水後，大部分光會被海水吸收，只有極少部分被水分子及海水中的懸浮顆粒反射和散射。

而波長較短的藍(lán)光和綠光的穿透能力強(qiáng)，當(dāng)它們射入海水後，只有少部分被海水吸收，

大部分光遇到水分子或其他懸浮顆粒便向四周反射和散射，

這樣一來，海水對藍(lán)光吸收得少而反射得多，

而且越往海水深處越有更多的藍(lán)光被折回到水面上來。

當(dāng)這些被反射的藍(lán)色光射入到我們眼睛裏時，我們看到的大海便是藍(lán)藍(lán)的一片。海水是什麼顏色這真是一個大哉問

簡單地說

可見光可以依照波長分為彩虹七色從紅色到紫色波長由長（700nm）越來越短(400nm)

海水對不同波長的可見光的吸收程度都不一樣

對於可見光中的長波和短波吸收程度高

所以紅色紫色的光線在水中照不遠(yuǎn)這些顏色的光線一下子就衰減掉了

但是海水對於中間波長的光像是綠光與藍(lán)光吸收程度較低

對於這些藍(lán)綠光海水像是開了一個窗口一樣可以讓他們?nèi)肷涞谋容^深

吸收是一回事光譜上不同顏色的光最終都會被吸收完到深海裡是一點光線都沒有的

要讓眼睛看到顏色海水中還要有東西能反射或散射光線

事實上水分子本身也會散射光線

我們發(fā)現(xiàn)除了藍(lán)光以外的光線幾乎都會被水分子吸收

只有藍(lán)光它的散射程度和吸收程度差不多

結(jié)合上述兩項原因我們眼睛看到的海水是藍(lán)色的

海水裡有許多非常微小懸浮物質(zhì)或是溶解的化合物

這些東西會吸收及散射光線因此也影響海水的顏色

諸位有沒有乘船去綠島或蘭嶼玩？

從臺東大武出發(fā)離岸不久後會遇到黑潮

黑潮的水真是如墨汁一樣黑

請問那是不是很髒的水？

不剛好相反黑潮的水非常清澈裡面懸浮物質(zhì)很少

所以光線都被水分子吸收了能夠被散射與反射出來被眼睛看到的光很少

所以我們感覺黑潮是黑色的

順帶一提

海水裡有哪些懸浮物質(zhì)呢？

除了泥沙以外主要是有非常多的浮游生物這些生物有的是植物有的是動物有的單細(xì)胞有的多細(xì)胞

植物性浮游生物中有葉綠素是海洋生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者

我們常常用衛(wèi)星來遙測海洋水色看看葉綠素的濃度多不多來判定這一帶海洋的漁業(yè)資源情況

葉綠素看起來是綠的因為葉綠素對於藍(lán)光(430nm~450nm)與紅光（640nm~660nm）的吸收非常強(qiáng)

依據(jù)類似的原理科學(xué)家還可以從光學(xué)儀器上去判定海水中是否存在營養(yǎng)鹽或是污染物

天空中有許多懸浮微粒以及塵?；覊m以及８０％的氮氣等物質(zhì)，當(dāng)太陽光入射到地球大氣圈時，大量的粉塵物質(zhì)及氮吸收光線後呈現(xiàn)不穩(wěn)定的電子組態(tài)，而粉塵物質(zhì)兩能階間正好是藍(lán)色光光子的輻射能階，因此大量的塵埃分子向四面八方又散射出藍(lán)色光，因此天空呈現(xiàn)藍(lán)色。以上清大生命所曾問過這樣的問題。至於海水的藍(lán)色則是反映了天空的顏色。當(dāng)大量的散射光行經(jīng)較短路程時，被空氣以及其他塵埃分子所吸收的量較少，因此天空還是維持藍(lán)色自然而然的海水也是藍(lán)色﹔當(dāng)黃昏時光線行經(jīng)較長路程，大量的空氣分子以及塵埃分子吸收較多的光線，因此天空呈現(xiàn)較長波長的橘黃紅等色的光，海水此時就不是藍(lán)色的了?？捎^察西子灣外的夕陽光也有如物體不受外力時一般，等速率直線的前進(jìn)。當(dāng)光線進(jìn)入不同的介質(zhì)時，行進(jìn)的速率會因而改變。由於如此的變化，光線在兩物質(zhì)的介面上會發(fā)生部份光線被反射，部分光線折射可見光由空氣垂直射入玻璃，約有4%的光線被反射，其餘的會穿透進(jìn)入玻璃。若是介面上形狀很有規(guī)律，則能看到較強(qiáng)的反射光線。(若物質(zhì)透光，也能夠看到折射光線）?？墒侨羰潜砻姘纪共黄?，則反射的光線在各個方向都有，稱為漫射。所謂凹凸不平是指每一區(qū)塊遠(yuǎn)大於光的波長即可。可能和你我日常的經(jīng)驗感覺相反。例如：擦得很光亮的皮鞋，事實上是讓鞋油使得凹凸的皮鞋表面成為很好的反射面，於是光線向四方漫射而發(fā)亮。皮鞋穿久了，反而由於表面沾了很多灰塵，恰填滿皮鞋凹凸的表面。只能在特定方向才會有反射光，反而覺得不夠光亮。光線除了被反射與折射外，當(dāng)遇到與波長接近或更小的顆粒時，會有部份被物質(zhì)所吸收（才會變燙—增溫）或是形成散射(Scatter有數(shù)物質(zhì)吸收了光線後，會很快輻射出波長更長（能量較低）的其他光波。也就是一般的螢光物質(zhì)。很多礦物能吸收紫外光而輻射出可見光。某些遊樂或展覽場所牆上會有類似裝置。但是也有部份物質(zhì)，吸收了光線後會拖較長的時間後才輻射出能量較低的光波。這類物質(zhì)就稱為燐光質(zhì)。讓燐光質(zhì)在室內(nèi)或室外照射光線後，在按室中依然可看到微微的燐光。（若不繼續(xù)照光，亮度也將逐漸減弱）。若將燈關(guān)掉，在暗室中螢光質(zhì)是不會發(fā)光的。天空為何是藍(lán)色的？注意觀察上面滴入牛奶那杯水的實驗主要是由於太陽光線散射的結(jié)果。造成散射的粒子是微小的空氣分子（氮分子、氧分子等）。波長越短的光，越容易形成散射（和波長四次方成反比）。由於人眼睛直接感受不到紫外光，於是感覺藍(lán)色光特別得強(qiáng)。也就是蔚藍(lán)的天空。由於太陽光包含各顏色的色光而形成『白』光的感覺。（並沒有單獨的白光）當(dāng)你看藍(lán)天的同時，地球的另一端有人正在看夕陽！當(dāng)大部份藍(lán)光散色讓你看到藍(lán)天時，那剩下的光變成『偏紅』直射入觀賞夕陽的眼裡！所以『藍(lán)天』與『夕陽』是同一現(xiàn)象，不同位置觀察的結(jié)果。若是天空中有塵?；虼箪犊諝夥肿拥念w粒，則連紅光等其他色光也會容易被散色於是天空就顯得白白的。（想一想！顆粒大小與散色間的相關(guān)性！原因為何？）每次下過雨後，仰望晴朗的天空時，是不是顯得特別的藍(lán)呀！從天空蔚藍(lán)的程度可以簡單判斷空氣的品質(zhì)！說完『藍(lán)藍(lán)的天』接下來談?wù)劇喊装椎碾?yún)』：）想不想試看看，變色的糖果？（相關(guān)網(wǎng)頁）取一顆有顏色且堅硬的糖果，拿一個榔頭將糖果敲碎，慢慢的越敲越細(xì)，當(dāng)糖果被敲成怎樣的大小時，會變成白色的呢？此時將糖果屑和頭髮的寬度相比，哪個較大呢？妳可能需要放大鏡去看糖果屑的大小。不妨也比較一下鹽巴顆粒的大小！妳相信這個小實驗，和天空上的雲(yún)為何是白色的有著相同的道理嗎？白雲(yún)是由很多很小顆粒的水滴所組成。這些水滴的大小遠(yuǎn)大於光波的波長，因此會在水滴表面形成反射。由於入射的光會在各個不同的方向反射，於是看起來白白的。（各顏色的可見光都會被反射—便形成白色的感覺，參看彩色繽紛的世界）可見光的波長約0.3-0.7微米（一微米=10-6公尺=10-3想對波長的大小有一個感覺嗎？想想看，頭髮的寬度大約多少微米呢？（再進(jìn)一步提示：估計幾根頭髮的寬度並在一起約一釐米呢？）若是水珠過大則會吸收光線（穿入後吸收），於是便形成暗暗的顏色！所謂『烏雲(yún)蔽日』！另外一個問題，讓你想一想！雲(yún)既然是由水滴所組成的。水的密度是1.0g/cm3遠(yuǎn)大於空氣的密度（約0.01293g/cm3)。為什麼雲(yún)層裡的小水滴能停留在天空不會掉落下來呢？（石頭的密度於水的密度，在水裡石頭必定很快就沈下去?。g迎參考『尺度的物理效應(yīng)』網(wǎng)頁。雖然水是透明的，可是水分子對於紅外光較容易吸收（共振），也就是將光能轉(zhuǎn)為水的熱能（加熱）。也就是說水對於紅光（長波長）較藍(lán)光（短波長）相對吸收較多，因此在海底所看到的顏色為藍(lán)綠色。知道『?！粸楹问悄欠N顏色了嗎？尤其到了深海，紅色的生物看起來都變成黑色的了！因為...

實驗十用透射光柵測光波波長實驗?zāi)康模保由顚獾母缮婕把苌浜凸鈻欧止庾饔没驹淼睦斫?。２．學(xué)會用透射光柵測定光波的波長及光柵常數(shù)。實驗儀器分光儀，平面透鏡光柵，汞燈。實驗原理光柵相當(dāng)于一組數(shù)目眾多的等寬、等距