自从第一次睁开眼睛瞻仰全邦，光就随同咱们的人命观光。光是人类存在存在的根本条款，为咱们大白鲜艳奇丽的全邦，光合影响则为咱们供应了食品起源。人类对光的知道和琢磨从未休歇过。从盘古开六合到后羿射日，古代文籍中有很众闭于光的记录。年龄战邦岁月，墨子陈说了光的爆发和本质，以至描摹了小孔成像局面。

　　此刻，光既是科学前沿又是操纵前沿，与光相闭的进步科技正在人们的寻常存在中广泛操纵，光通讯、量子通讯还开创了人类通讯的新前景。正在载人航天、探月工程、深空探测、大气—海洋—陆地观测界限的宏大科技使命中，光学琢磨越发是红外光学琢磨起到闭节影响，为促使邦民经济起色、保卫邦度安宁供应了强有力的支持。

　　光是什么？这个题目不断为人类所好奇，也是一代又一代光学琢磨者进展的动力。正在“追光”道上，正在无间追求解答“光是什么”的经过中，与光相闭的技艺获得起色，日益制福人类。

　　光谱便是“追光”道上的主要浮现。红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，17世纪60年代牛顿操纵三棱镜，将太阳入射光分成7种颜色，使人类对光的知道从纯洁的照亮物体的光芒，演进为按颜色离别摆列的光谱。这一主要浮现来自常睹的自然局面——雨后的彩虹。彩虹是由差别波长的光通过差别角度折射而成。红花绿叶、青山绿水，也是因为太阳光映照到它们身上，反射各式颜色的光，进入人的眼睛里，咱们才得以看到众姿众彩的全邦。

　　进而，科学家们纪录了可睹光鸿沟的光谱图。光谱图是复色光通过色散体例（如棱镜、光栅）举办分光后，根据光的波长（或频率）巨细顺序摆列变成的图案。寻常地说，差别物意会反射差别颜色的光，总共的颜色都能够正在光谱图上找到。通过对光谱图的琢磨，人们获得了原子、分子等的能级组织、能级寿命以及电子的组态、分子的几何形势、化学键的本质、响应动力学等很众闭于物质组织的常识。这些光物理界限的根本科学琢磨功效，成为筑起科学大厦的固执基石。

　　光并不老是肉眼可睹的，比方红外辐射。1800年，天文学家赫歇尔正在用水银温度计琢磨太阳光谱的热效合时，浮现红光外面看不到的区域温度升高结果更好，他称这一区域为“黑热痕”。自后，人们把这部门看不到不过能测到热量的光，叫做红外辐射。此刻，红外辐射的操纵相当平凡，咱们身边检测体温的兴办，众人是通过检测人体的红外辐射来告终测温。

　　电磁波也是正在搜索“光是什么”的经过中被浮现的。有人以为光是微细的粒子流，也有人以为光是一种波。19世纪60年代，科学家浮现，从无线电波到红外光、可睹光、紫外光、X射线都是统一个性的电磁波。分成7种颜色的可睹光，只是全部电磁波谱中波长从400纳米到780纳米的很窄的一段电磁波。依据光的电磁波外面，人们正在19世纪末20世纪初，告终了2公里隔断的无线电通讯，并最终发通晓无线电报。时至今日，事业存在所必备的电话通讯、无线汇集根本办法，都依托这一外面而来。

　　今世物理学琢磨浮现，光既是波又是粒子，即光的波粒二象性，这是人类对“光是什么”知道的又一大前进。借助这一外面，科学家从“波”的角度理会电子，找到了电子的波长与其质地和运动动量的相干，进而发通晓电子显微镜。始末近百年起劲，电子显微镜的差别率能够高达1埃（0.1纳米）量级，也许直接瞻仰到单个原子，成为琢磨物质微观组织不行短缺的利器。当今科学最前沿的光量子通讯，也是用光的震荡性流传信号。咱们发射的“墨子号”卫星，举办了巨额的高速量子密钥分发实习，初次告终卫星和地面之间的量子通讯，为修建六合一体化的量子保密通讯与科学实习体例奠定了根本。

　　身处消息社会，光的影响进一步获得凸显。半导体器件曾经成为汇集通讯、人工智能、呆板进修、高机能推算、自愿驾驶、机灵医疗等兴办的根本元件，正在各式各样的半导体器件里，都有与光相闭的部门。自从人们浮现了光的折射反射、波粒二象性后，固体光谱为半导体起色翻开一扇大门。没有固体光谱，就无法创设出晶体管，进步集成电道就无从叙起。光刻是集成电道创设中的主要工艺，跟着器件尺寸、组织、功耗等需求的提拔，半导体创设需求波长越来越短的光，现时最进步的半导体光刻工艺用到了极紫外光（EUV）。存在中，通过极疾响应速率传感器告终的光学避障，让汽车具备了紧张避险功效，曾经是自愿驾驶技艺的必备因素；而各种半导体红外探测器，则给扫地呆板人等智能家电装上了“眼睛”。

　　能够说，与光相闭的新技艺，既为尖端科技作出了进献，也为寻常存在供应了容易。以航天遥感为例，卫星等航天器通过众种半导体器件，也许告终对地观测和光谱成像，明显改正了咱们的坐蓐存在。上世纪80年代末，风云景色卫星从太空“看”地球，大大降低了天色预告的切实性。2018年，我邦获胜发射了全邦首颗可对大气和陆地归纳观测的全谱段高光谱卫星高分五号。所谓高光谱探测技艺，是指正在获取对象空间几何消息的同时，获取宽波段鸿沟内对象光谱性格弧线的众维成像技艺。简言之，高分五号可同时搜聚对象的几何、辐射及光谱消息，通过对象的光谱弧线，像识别指纹相通辨析对象。

　　正在隔断地面700众公里的太空遨逛，高分五号的“睹识”有众好？借助高光谱探测技艺，以至能够灵便地识别出统一型号钢材的材质与工艺。通过高分五号正在轨搜聚的数据，咱们能够监测生态境遇、泥土污染、各种劫难状况，比方探测丛林失火、雪灾、沙尘暴和水流污染状况，还能够探测矿产资源，谋划都市组织，测算泥土有机碳含量、水分指数，预估农作物产量，促使机灵农业筑筑，助力生态文雅起色。

　　光的影响曾经斥地殆尽了吗？远远没有。从科学琢磨角度启程，再有很众光的题目尚无谜底，再有新的应用方法有待开掘。光化学、光生物学方面，就有很众未解之谜。越发是植物滋长的光合影响，若是科学家能最终解开这一谜团，那么真正的“人制食品”就能爆发，将为人类办理存在题目供应新的谜底。正在光能应用方面，也有少许宏大课题。太阳是地球的人命之本、能量之源，太阳能发电慢慢胀动的经过中，由硅基太阳能电池板构成的太阳能电站仍有很大起色空间。

　　再有少许科学前沿题目，比方光的“克星”——宇宙黑洞。100众年前，爱因斯坦广义相对论预言了黑洞的存正在。跟着黑洞闭系琢磨功效的无间展现，人们浮现，比拟近的黑洞隔断地球大约5000万光年，光进入黑洞后会被吞噬，磨灭得无影无踪。这不但是科幻作品里的景象，更是科学家们孜孜以求的追求课题米乐M6官方。包含中邦科学家正在内的全全邦科学家始末平凡合营，应用甚长基线插手衡量技艺，观测到黑洞边际吸积和喷流变成的黑洞口图像，并将其拍成照片。这是人类知道黑洞的第一步，闭于光与黑洞的相干，还需求络续追求。

　　远古光阴，火把的光照亮了人类文雅，科技飞速起色的即日，获取光的新知、斥地光的新用，有待更众“追光者”一同起劲，让光的科技操纵更好照亮人类存在。

　　《光与光学》：凯尔·柯克兰德著，文清、元旭津、蒲实译；上海科学技艺文献出书社出书。