目 录

卷首语

学习 思考 创新

学习与社会

生物技术与人类发展

看不见的电磁污染

科学史话

光源漫话

光的折射定律的发现

解析几何的奠基人——笛卡尔

厨房里创造的高分子

创新园地

创新——20世纪科技进步的催化剂

转换思维 解决问题

问题思考

单摆周期公式的变形及应用

“弹力”学习指要

用判别式法解题失误例谈

函数相等与化简

用物质结构理论深入理解硅和

镁铝中的几个问题

高考化学复习的盲点——有效数字

植根于教材 着眼于迁移

方法探索

例谈数形结合在解题中的应用

静摩擦力的分析方法

物理综合题的分析及解答

用隔离法解物理题

守恒法在化学计算中的应用

综合能力测试

1999年普通高考学校招收保送生

综合能力测试试题

重视学科知识渗透 培养综合分析能力

电脑爱好者

Windows95/98注册表修改七例

什么是Intemet？

智力冲浪

成语填空

请你破案

脑筋转转弯

校园幽默

学哥学姐

爱拼才会赢一一访’98山东省高考状元张金伟

名校风采

走向现代化的山东师范大学附属中学

一般地讲，热光源由于物质在不同的激

发态上都有一定的分布，它们跃迁所产生的

光辐射就有一个很宽的波长范围，其中除人

眼能看见的可见光，还有人眼看不见的红外

光和紫外光。另外，热光源产生的光谱特征，

由物体的温度决定，温度越高，不仅辐射光

的强度会增大，而且光的频率也向着频率增

大的方向移动。

在生活和学习中，我们遇到的许多电光

源往往都是冷光源。

日光灯（低压水银灯）就是一种最典型的

冷光源。在日光灯灯管内充有稀薄的水银蒸

气，当水银蒸气导电时，会发出紫外线，使涂

在管壁上的荧光粉发出柔和的白光。日光灯

工作电压低、工作温度不高（40℃～50℃）、发

光效率约为白炽灯的4倍左右，寿命可达

3000h以上，且发出的光谱与太阳光相似，是

良好的生活照明光源。这种光源经过改进，

研制生产出的所谓节能灯，体积更小、亮度更

高、使用更方便。

气体放电发光，因为不是通过灼热产生

光辐射的，因而都有较高的效率。有代表性

的例子是20世纪20年代初诞生的低压钠

灯，它是光效最高的气体放电灯，低压钠灯

依靠钠蒸汽放电，使钠原子跃迁到激发态，从

而发出钠原子的特征谱线，它的发光中80％

集中在589nm和589.6nm的两条共振线

上，是很好的单色黄光。

由于气体放电发光是来自于气体原子的

辐射，光谱范围比较窄，用它照明得到的物体

的颜色很不逼真（在单一波长的光源照射下，

甚至显不出颜色的差异来了），所以这类光源

一般只用于公园、广场等地的庆典、装饰照

明。要作为一般的生活照明，就要设法提高

其显色性，这种要求往往通过增大气体的

压强来完成。例如高压钠灯，不仅使其特征

谱线加宽，而且还出现了长波部分的发光谱

线和一直延伸到短波区的连续谱带。这样，

它的显色性就要比低压钠灯明显增强，若

再进一步增大放电管的直径、注入高压氙

气，则可做成高显色性的高压钠灯（很多路灯

即属此类）。

1960年，美国物理学家梅曼研制成功了

世界上第一台红宝石激光器，这在光源发展

史上又迈出了巨大的一步，相对其它光源，

激光具有单色性好、亮度高、方向性强等十

分诱人的发光特点。在激光出现之前，单色

性最好的光源是氪灯，它发出605.8nm的橙

光，波宽为0.0005nm，而氦—氖激光器发出

的632.8nm的红光，波宽仅为10－8nm，近乎

氪灯的五万分之一。

生物光源是老百姓生活中最感兴趣的

一种冷光源。萤火虫发光的现象，除南、北

极外，几乎遍布全世界。萤火虫的主要发光

部位是它腹部最后两节的“亮尾巴”。它由三

部分组成：发光层、透明表皮及反光层，发

光层里有上千个发光细胞，内含虫萤光素和

虫萤光素酶，它的虫萤光素在虫萤光素酶

的作用下，与三磷酸腺甙和氧一起反应，形

成处于激发状态的酶，这种酶返回基态时就

会释放一个光子。这一过程，吸氧是发光的

充要外界条件，因此，我们看到的萤火虫发

光总是一闪一闪的，萤火虫发黄绿光，是一

个宽阔的谱带，其峰值波长一般为543～

582nm，像萤火虫一样，蚯蚓、海萤、蛤等上

千种生物，都存在不同特点的发光现象。

本文中，我们仅以光谱为主线，漫谈了

部分光源的部分特点，相信同学们会从中认

到到光源存在的重要价值的。

折射现象是几何光学所研究的基本现

象之一，而多种透明材料是研究折射现象的

物质基础。我国古代战国时期的地理著作

《山海经》里，关于水晶等矿物的记载，是世

界上最早的有关文献。近年来的考古发现

表明，早在公元前8世纪的西周时期，我国

先民已制造成功有中国特色的玻璃。还有

证据表明，最迟在东汉时期，我国先民已发

明玻璃制、水晶制以及冰制的凸透镜。这些

光具对光的折射作用，已成为人们观察、实

验和应用的课题之一。

在古希腊，光的折射现象也很早就引起

了人们的注意，古希腊文化的集大成者亚里

士多德曾直接提出这些的问题：为什么插入

水中的棍子好像是折断了？

公元2世纪，古希腊著名天文学家托勒

密对光的折射进行了实验研究。如图所示。

他在一个圆盘上，装上两把能绕盘心O旋

转的尺子AO和OB，将圆盘的一半竖直插

入水中，转动两把尺子，使分别与入射线和

折射线重合，然后从水中取出圆盘，测出入

射角和折射角，所得数据为下：

入射角0°10°20°30°40°50°60°70°80°

折射角0°8°15°31′22°30′29°35°40°45°30′50°

（现代值0°7°29′14°52′22°1′28°35°4′40°30′

44°48′47°36′）

在距今近2000年前，能获得

这样精确的实验数据，确实是令

后人赞叹的。遗憾的是他并未

因此而发现折射定律，而本来

他是能够做到的，但曾求出在

具有单位半径的圆中，弧长与

所对应的弦长，并巧妙地用数学

方法编制了一个表（相当于现在的正弦函数

表）。如果他把上述实验结果与他所编制的

数表作一对比的话，他就会发现入射角的正

弦与折射角的正弦之比，对于给定的两种介

质来说是一个常数。他反而断言：“折射角

与人射角成正比。”显然，这个结论只在人

射角很小时才近似成立。

过了近1000年之后，中世纪的阿拉伯

学者伊本·海赛木重做了托勒密的实验。

他们所用的仪器虽然基本相同，但海赛木所

用的圆盘上带有刻度，也没有二根可旋转的

尺子。实验中人射角和折射角的数值，可直

接从刻度盘上读出，他发现：入射角与折射

角之比不是常数；并且正确地指出：“折射角

和人射角都在同一个平面上。”但是他却没

能给出折射定律的正确表述。

又过了600年，在1611年，德国天文学

家开普勒概括了前人关于光的折射的知识，

出版了《折光学》一书，他断言托勒密关于

折射角与人射角成正比的结论并不正确。

他认为折射角r由两部分组成，一

部分正比于人射角i，另一部分正

比于人射角的正割，只有在i小于

30°时，托勒密的正比例定律才成

立。他还发现玻璃的折射角不会

超过42°；……但他仍未得出反射

定律的正确表达式。