光的转换与物质的相互作用

第三节　光的转换与物质的相互作用

光是一种物质形式，当然也就存在着与其他物质形式的能量相互转换的问题。其他形式的能量可以转化成光能，光能也可以变成其他形式的能量。光可以变成电，电也可以变成光。这个道理我们大家都知道。事实上我们几乎天天都和电光源打交道，我们照明用的各种灯光设备不就是将电能变换成光能的吗？当物质被加热到一定温度时就会发光，这种现象我想我们照明工作者最有发言权。如我们用的镝灯，刚开始通电时光是微亮的，光的颜色是绿色的，逐步加温逐步增亮，五分钟后光线大亮并处于稳定状态，光的颜色由绿色逐渐变为日光色。这一过程不就是光的转换与物质的相互作用吗，也就是说热能转换为光能。

当物质吸收光时，部分能量会显示为热，也就是作为成分的原子或分子的更为激烈的运动；部分能量会引起电子激发，这种激发仍可显示为荧光或者热。在太阳能电池中；光也可以转变为潜在的化学能。许多化学反应伴随着发光，如蜡烛的燃烧、煤的燃烧，等等。

当一束光同一块半透明物质发生相互作用时，入射光的一部分在物体表面处以两种方式发生反射：镜面反射和漫反射。如果物体表面十分光滑，会发生镜面反射，“入射角等于反射角”，这是照明人员所熟知的定律。如，我们开晚会时用的电脑扫描灯，就利用了镜面反射原理。如果物体表面粗糙，还会从表面上散射出一些漫反射光。这种漫反射的光，来自同物体的更为密切的相互作用。

正因如此，我们照明工作者巧妙地利用光与物体的相互作用原理，来改变光线，以适应影视艺术作品创作的需要。比如，利用反光板，进行影视剧外景拍摄人物的补光；利用柔光纸、柔光纱加在聚光灯前，使散射光线转换成漫反射光线；漫反射光被广泛应用在影视剧拍摄、广告拍摄、演播室综艺晚会拍摄上。又如，影视剧在拍摄外景时，有时不得不用白色柔光布，将不能拍摄的直射顶光，转换为可拍摄的漫透射光。

类似于此，在晴朗的日子，平静的水面会呈现明亮的天蓝色，这是由于反射天空的蓝色之故，而在有风浪的日子，粗糙的水面会呈现为天光的灰色或白色。但应注意到，在面对游泳池的白色水底或浅湖水底的白色沙子时，纯净水的颜色会呈现出淡蓝色，这是水分子散射光的结果。

物体的温度取决于赋予它的能量，这个能量包含它吸收和受激的辐射能量。当温度不够高时，能量归诸原子与分子的振动与转动。固体吸收了部分光能后，光失去了某些能量，固体的原子或分子的振动与转动会加剧，光能转化为固体的内能。这种选择性吸收会促成原子发射能量的突增，以可见光形式出现。

事实证明，任何固体被加热到白炽时均能发光。爱迪生在1879年发明的白炽灯只点亮了两天，但他的这一创举震动了整个人类，启发了人们的创作思维——“光”。光以不同速度在不同折射率的介质中传播，在真空中，光速是最高的，是一个固定的自然常数。没有爱迪生的发明，很可能就没有今天的电灯和我们现在影视艺术创作中所用的照明光源。