光的奇迹——为什么水面会发光？

什么是光？

我们所看到的光中有许多奥秘。从天空的颜色、彩虹、肥皂泡到宇宙中的光，我们探索“光”的真正本质。

    水面闪闪发光。然而，它不像镜子那样均匀地反射光线。

    为什么水面看起来闪闪发光？

    自然界中的光是各种光的集合。波长、振幅和传播方向各不相同。此外，即使光具有相同的波长、振幅和传播方向，其振动方向（振动平面）也是不同的。集中在某个振动方向的光称为“偏振光”。

    在水面上，振动的表面反射大量的水平光。水面发光是因为水平偏振光进入人眼。与水面波浪起伏的协同效应产生波光粼粼的效果。

声音和光虽然是同一种波，但它们却完全不同。

    声音和光一样，也是一种波。它有波长和振幅。然而，每一个都是完全不同的“浪潮”。首先，除非有“介质”来传输振动，否则声波无法传播。在空气等介质中，稀疏部分和密集部分以“集中波”的形式传播。光波是电场和磁场的波，即使在没有介质的真空中也能传播。波浪的形状也不同。声波是“纵波”，其中波的传播方向与振动方向相同。光波是横波，其行进方向与振动方向相互垂直。当振动方向改变时发生的“极化”现象仅发生在横波中。

因为光是横波，所以它是“偏振的”

    横波具有“振动平面”。振动面是表示振动方向的平面（纵波没有这个）。由于许多平面可以以不同的角度存在，因此也存在许多具有相同波长和传播方向但具有不同振动平面的横波。这种振动面（振动方向面）偏向某一方向的状态是“偏振光”。这种偏振也证明光是横波。

    可以通过简单的实验（例如侧视图）来确认偏振。从光源发出的光的振动发生在各个方向。当穿过垂直方向等间隔排列的狭缝（如百叶窗）时，只有垂直方向振动的光才能通过（这样振动方向被限制在一个方向的光称为“线偏振光”） ）。如果通过一个振动面均匀的垂直狭缝，再通过一个水平狭缝，则没有光通过，就会变暗。起到这个狭缝作用的是“偏光滤光片”。偏振滤光片通常安装在单反相机等镜头上。

蜜蜂知道天空的偏振态

    蜜蜂在花田里飞来飞去寻找花蜜，然后毫不犹豫地返回蜂巢。众所周知，这种精确度是由于使用阳光作为指南针。蜜蜂通过检测太阳的偏振光来确定太阳的位置并确定它们飞行的方向。由太阳光引起的天空的偏振状态由观看太阳的方向和太阳的高度决定。蜜蜂的眼睛是由许多单眼组成的复眼，每个单眼有八个感光器。八个中的每一个都覆盖着类似偏振滤光片的东西，允许光线从不同的方向通过。

    这使得它能够检测进入眼睛的特定方向的偏振光。据认为，不仅蜜蜂，许多其他昆虫也通过这种方式知道太阳的方向。

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