第六章 光与人类科技

在人类的科技史上，光始终占有着非常重要的地位。它既是人类拓展视野的工具，也是新兴能源的一部分。所以，对光的开发与利用，还将继续进行下去。
 
清洁、高效、无穷的太阳能
在现代科技中，人们最常见的利用光的形式就是太阳能了。很多家庭都安装了太阳能热水器，十分方便和省钱。此外，研究人员还开发出了太阳能路灯、太阳能汽车，甚至是太阳能飞机等。
据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。而将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近几十年的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。
太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物以来，就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在煤碳和石油等化石燃料减少下，人们才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。
太阳能的优点有：
（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制。无论陆地或海洋，高山或岛屿，处处皆有，可以直接开发和利用，而且无须开采和运输。
（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，是最清洁能源之一。在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。
（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属于现今世界上可以开发的最大能源。
（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
当然，利用太阳能也有些缺点，需要想办法去克服：
（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000瓦左右；若按全年日夜平均，则只有200瓦左右。在冬季大致只有一半；阴天一般只有1/5左右。这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。
（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制，以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用。目前，蓄能是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要会受到经济性的制约。
 
光纤的神奇魅力
 什么是光纤
光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
光导纤维可以用在通信技术里。1979年9月，一条3.3千米的120路光缆通信系统在北京建成。几年后，上海、天津、武汉等地也相继铺设了光缆线路，利用光导纤维进行通信。多模光导纤维做成的光缆可用于通信。它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳数十人通话；可以同时传送数十套电视节目，供自由选看。
利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送1000多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通100亿路电话。
铺设1000千米的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几千克石英就可以了。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。
光纤除了用于通讯，在其他领域也可以大显身手。
例如，利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等处的疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里。光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗。
光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性，则可以做成各种传感器，测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等。在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。
光纤还可以成为装饰品，利用光纤发光的特性，可以做成各种色彩的荧光光纤，满天星光纤花瓶，不论在晚会上用，还是室内装饰，都很漂亮。
此外，光纤在井下探测技术等领域也可以发挥重大的作用。
 光导纤维的发明
1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理。他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
原来，人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的注意。
经过他的研究，发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次全反射，光线经过多次全反射向前传播。
后来，人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
 
无所不能的激光
激光是20世纪以来继原子能、计算机、半导体之后人类的又一重大发明。它的原理早在1917年就被著名的物理学家爱因斯坦发现了，但直到1958年，激光才被首次成功制造。
激光是在较丰富的理论准备和迫切的生产实践需要的背景下应运而生的。因此，它一问世，就获得了异乎寻常的飞速发展。
 激光的特性
激光也是一种光，与普通的光没有本质上的区别。但激光又是一种特殊的光，主要有如下三大特性：
一、亮度极高。激光的亮度是太阳表面亮度的100亿倍，所以能够照亮很远距离的物体。
二、定向发光。激光的光束发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度极高。
三、颜色极纯。光辐射的波长分布区间越窄，单色性就越好。激光波长颁布范围非常窄，因此颜色极纯，远远超过任何一种单色光。在工业上，利用激光的高亮度可以聚集热量，打出只有头发丝的1/10粗细的微孔，并能进行高速、精密加工；在医学上，用激光手术刀进行手术，病人既不流血也无痛感，还可以利用激光进行针灸、美容等；在军事上，激光雷达可以精确地测量和跟踪目标，激光枪、激光炮威力巨大，等等。
 激光摄影
20世纪80年代初，在法国全息摄影展上，人们欣赏到一幕幕神奇莫测的景象：墙头上，明明有一只水龙头，举手去拧却抓了个空；一只镜框，里面什么都没有，可是一束光射过来，就出现了一个位美丽的姑娘缓慢地摘下眼镜向人微笑致意的情景；一只玻璃罩，里面空无一物，但在光的照耀下，维纳斯雕像却突然出现……
这就是利用激光作为照明光源的全息摄影。全息摄影将激光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射或透射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，就可以完成一张全息图。
由于全息摄影不仅可记录物体上的反光强度，还可记录位相信息，因而，人眼透过激光照射过的底片就能看到被拍摄物体的三维立体像。所以，一张全息摄影图片即使只剩下一小部分，人们依然可以通过它重现全部景物。
 激光的各种用途
激光还可发展为激光切割机。现在的激光切割机一般用氮气、氦气、氧气、二氧化碳四种高纯度气体在高压下产生激光。激光产生后，由四块镜片反射到喷嘴，喷嘴同时喷出纯氧作为切割气体，在高温及一定的压力下割穿加工件。
激光在医疗领域也可以大展宏图。1963年，高曼等人用激光有效地治疗了皮肤病，从而揭开了激光医疗的序幕。此后，激光在医学领域的应用越来越广，逐渐形成一门新兴的运用激光新技术去研究、诊断和治疗疾病的边缘医学。
在军事上，利用激光最突出的成就是夜视器的应用。利用激光器射出的红外线激光光束照射在物体上，再把反射回来的红外激光接收成像。利用这个原理制成的夜视器能不为对方所发现，因而在军事上是十分重要的仪器。
医学上的神探——X射线
 功能强大的X射线
当人们不慎摔伤之后，需要检查是否骨折了，总要先到医院去“照一个片子”。其实，这就是在用X射线照透视相。
“X射线”又叫“X光”或“伦琴射线”，是一种电磁辐射。它的波长非常短，频率很高，具有极强的穿透能力，能穿透木头、纸张、硬橡胶、玻璃以及各种金属薄片（铂、铅除外），并具有使照相底片感光、荧光物质发光、气体电离的特性。
 X射线产生过程
关于X射线的产生，有这样一个看似偶然的故事。
1895年11月8日，一个星期五的晚上，德国慕尼黑伍尔茨堡大学的整个校园都沉浸在一片静悄悄的气氛当中，大家都回家度周末了。但是，还有一个房间依然亮着灯光，伦琴曾执教的学校灯光下，一位年过半百的学者凝视着一叠灰黑色的照相底片在发呆，仿佛陷入了深深的沉思。
他在思索什么呢？原来，这位学者刚刚做过一次放电实验。为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实，并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。可是现在，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕发出了光。放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，也变成了灰黑色。事实说明它们已经曝光了。
这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了这位学者的注意，使他产生了浓厚的兴趣。他想，底片的变化，恰恰说明放电管放出了一种穿透力极强的新射线。它甚至能够穿透装底片的袋子，一定要好好研究一下。不过——既然目前还不知道它是什么射线，于是取名“X射线”。
于是，这位学者开始了对这种神秘的X射线的研究。这位学者便是伦琴。
伦琴先把一个涂有磷光物质的屏幕放在放电管附近，结果发现屏幕马上发出了亮光。接着，他尝试着拿一些平时不透光的较轻物质，比如书本、橡皮板和木板，放到放电管和屏幕之间去挡那束看不见的神秘射线，可是谁也不能把它挡住，在屏幕上几乎看不到任何阴影。它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板。直到他把一块厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间，屏幕上才出现了金属板的阴影——看来这种射线还是没有能力穿透太厚的物质。实验还发现，只有铅板和铂板才能使屏幕不发光。当阴极管被接通时，放在旁边的照相底片也将被感光，即使用厚厚的黑纸将底片包起来也无济于事。
接下来更为神奇的现象发生了。一天晚上，伦琴很晚也没回家，他的妻子来实验室看他。于是，他的妻子便成了在那不明辐射作用下在照相底片上留下痕迹的第一人。伦琴在拍摄他的第一张X线片，要求他的妻子用手捂住照相底片。当显影后，夫妻俩在底片上看见了手指骨头和结婚戒指的影象。
 现代X光机
这一发现对于医学的价值是十分重要的。它就像给了人们一副可以看穿肌肤的“眼镜”，能够使医生的“目光”穿透人的皮肉，透视人的骨骼，清楚地观察到活体内的各种生理和病理现象。根据这一原理，后来人们发明了X光机。X射线已经成为现代医学中一个不可缺少的武器。
伦琴虽然发现了X射线，但当时的人们，包括他本人在内，都不知道这种射线究竟是什么东西。直到20世纪初，人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波。人们为了纪念伦琴，将X射线命名为伦琴射线。
平面镜的起源
人类使用镜子的历史源远流长。最早的镜子就是天然的水平面。旧石器时代的人要想看自己的尊容，就必须跑到池水边，对着平静似镜的池水自我欣赏一番。当然，用水来照影象很不方便。到了新石器时代，人类已经会制作陶盆，盆里盛了水放在家里就用不到老是朝河边跑了。
欧洲有关古镜的记录，最早是在埃及第十一王朝的坟墓中发现了类似镜子的实物，距今有4000多年的历史。我国考古工作者也采集到这一时期的青铜镜。虽然我国在商代以前就有了青铜镜，但是直到战国时代才开始普遍使用。埃及的金属镜和我国从公元5世纪至13世纪流行的金属镜都是青铜制成的。
到了15世纪意大利的威尼斯，人们用镀锡法制成了玻璃镜子，即在玻璃的背面涂了一层金属膜来反射光，反射效果极佳。于是，皎白似银的玻璃镜子大量倾销到各国，风靡欧洲。后来，这种制镜技术被法国窃取，并得到进一步的发展。
到了17世纪后期，玻璃镜的制法从吹球法改进为溶液法。这样，就能很容易地制成平面玻璃镜。在玻璃背面镀银膜的方法，是在19世纪才发明的。现在广泛使用的是镀铝的玻璃镜。
望远镜的诞生与应用
望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里镜”。
望远镜非常适合于观察远距离物体，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。
所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。
1608年，荷兰人汉斯·利伯希发明了第一部望远镜。
当意大利物理学家伽利略·伽里雷（1564～1642年）听说在荷兰及其他地方正在建造新的放大透镜时，便决定自己研制。他把自己制造的40倍望远镜对准了天空，并有了许多奇妙的发现。伽利略观测到了金星的侧面、木星的卫星以及月亮上的山峰和谷地。这是第一部投入科学应用的实用望远镜。
望远镜根据其工作原理分为折射式望远镜和反射式望远镜。其中，折射式望远镜就是我们通常使用的望远镜，而反射式望远镜主要用于天文观测。
最早的显微镜
 显微镜的问世过程
在望远镜问世的同时，另一种重要的光学仪器——显微镜也诞生了。它也是偶然发明的。可以想像，有了望远镜的人，很自然地会试用它来放大近旁的物体。伽利略本人也尝试自己做显微镜。有一天，他告诉一位朋友说：“我用这个管子（望远镜）看到的苍蝇有羊羔那么大，全身是毛，并且有很尖的爪子”。大约在1625年，博物学家约翰·法贝尔给这种装置定名为显微镜。
在显微镜的发明史上，最著名的人物是大科学家胡克和皇家学会的看门人列文虎克。在市政府里当看门人的列文虎克觉得整天无所事事，十分无聊。“总得干点什么吧。”他想。一天，他记起自己在布店学徒时，老板送了他一块放大镜，可惜表面有缺。他决定重新磨一块，从此便一发不可收，磨镜成了他的嗜好，简直到了痴迷的程度。他黎明即起，把一块玻璃放在油石上，认真地磨来磨去。只要没有人来找他，他可以从日出干到日落。
这样，他一直干了40年。他的房间里成为当时世界上最齐、最好的透镜库。他磨的镜片都很小，有的甚至不比针尖大多少。他通常把磨好的镜片嵌在两片带孔的铜片之间，通过铜片铆固使镜片固定。他磨制的镜片的放大倍数在50～300之间。他的显微镜实际上是一种放大镜，也称为单式显微镜。
 近代光学技术的发展
显微镜和望远镜的发明大大拓宽了人的视野。它们的制作又促进了人们研究光学理论的兴趣。近代光学差不多从那时候（17世纪）开始发展起来了。
现在，绝大多数功能强大的显微镜用的是双透镜。这些组合显微镜有一组透镜叫物镜，是用来聚光的；另一组透镜叫目镜，是用来放大影像的。那些物镜必须从微小的物体上聚光，通常需要一些辅助，因此显微镜上就有一个明亮的光源照在研究的物体上。大多数显微镜都有可更换的物镜，以便于使用者可以改变仪器的特性。比如说，形状上稍圆的透镜可以让使用者聚焦更小的物体。那些目镜是一个放大透镜，类似于我们之前谈到的凸透镜。
虽然显微镜使得观察微小物体成为可能，但是依赖于光的显微镜却受到光的特性的制约。那些体积不大的物体，不能反射足够的光，就不能被观察到。原子太小了，因此用肉眼观察不到，即使用了光显微镜（也有观察原子的显微镜，但不是用可见光）。
光显微镜还有一个不足之处，就是因为光很自然会发生扭曲或者是会发散，特别是当它遇到障碍物的时候。这种现象叫做衍射。虽然光只是通过显微镜的一个小小的开口，但是它也会发生一点衍射。问题是衍射使得光波之间相互干扰，干扰影响了仪器的分辨率。因为，亮区和暗区会使最微小的观测物的影像出现斑点。分辨率指的是识辨微小物体的能力。由于衍射，光显微镜不能获取小于0.00002厘米物体的清晰影像。
看见极微小物体的需求是显微镜诞生的基础。
潜艇的好帮手——潜望镜
 什么是潜望镜
潜望镜是指从海面下伸出海面或从低洼坑道伸出地面，用以窥探海面或地面上活动的装置。其构造与普通地上望远镜相同，唯一不同的是，另加两个反射镜使物光经两次反射而折向眼中。一般人理解，潜望镜主要用于潜水艇，其实，战地坑道和坦克内，也使用潜望镜用以观察敌情。
按目前的技术水平，潜艇综合成像系统基本上由几大类成像系统构成。下面就依照艇上和艇外成像系统的顺序，分别描述几种成像系统的技术现状和特点。
 现代潜艇潜望镜
现代潜艇潜望镜是在20世纪初发明的。1906年德国海军建成第一艘潜艇时，已使用了相当完善的光学潜望镜，由物镜、转像系统和目镜等组成。当时潜望镜的潜望力在5～7米，观察距离很近、视场狭窄、图像质量也很差，而且夜间无法使用。传统潜望镜的主要功能包括观察水面的舰船、对空观察飞机、估算被攻击目标的距离、将其方位和距离提供给火控系统、在潜没状态下实施地标导航或天文导航等。
现代的潜望镜制造商应用微光夜视、红外热成像、激光测距、计算机、自动控制、隐身等光电技术的最新成果，开发出新一代光电潜望镜。以2003年德国研制的最新一款SERO400型潜望镜为例，主要技术性能包括俯仰范围-15°～60°；1.5倍、6倍和12倍三种放大倍率；高精度的瞄准线双轴稳定；入瞳直径大于21毫米；潜望力约12米。它能配置多种摄像机和传感器，如数码摄像机、微光电视摄像机、彩色电视摄像机、热像仪、人眼安全型激光测距仪等，供潜艇指挥员根据实战需要选用；还能把视频信号实时提供给作战系统监视器，实现同步观察。潜望镜系统的串行接口，可供不同的作战系统控制台实现遥控操作。该潜望镜系统在昼光和夜间条件下都有相当好的观察效果，能有效监视海面和海空、收集导航数据、搜索和识别各种海上目标，观察到的图像可以录像供回放。
现代光电潜望镜技术已经相当成熟，不可能再有很大提高。传统的穿透式潜望镜的固有弊端已十分明显：其一，也是最主要的缺陷，潜望镜必须穿透潜艇壳体，镜管直径越大，对潜艇耐压性的影响就越大；其二，潜望镜目镜头的转动直径一般为0.6米，在原本有限的艇内占据较大空间，对潜艇指挥舱的布置十分不利；其三，潜望镜只适合一人操作观察，无法实现多人同时观察，不利于作战信息资源的共享。尽管存在上进缺陷，但光电潜望镜在现在和将来依然是各国海军潜艇最普遍使用的成像观察装置。
一光年有多长
通常情况下，由于地球上的距离有些短，用千米来讨论就足够了。例如，地球距月球386万千米；太阳距地球150亿千米等。然而，倘若我们用千米作尺度来衡量宇宙间距离的话，似乎有点不合时宜。于是，当我们去测量我们与许多恒星之间的距离时，距地球4光年之遥的最亮星——半人马座α星，我们发现不得不用一个非常巨大的数字来表达。正如科学家研究不同颜色的光的波长而发明一个特殊单位“埃”那样。所以科学家们发明了一个特殊的测量空间距离的单位，这就是光年。一光年就是光行走一年的距离。这是个很可观的数字。因为，光一秒钟就走300000千米；一光年大约为10万亿千米。距我们最近的亮星半人马座α星，也有4光年多。可见星系之间的距离有多远了。
宇宙的直径约有150亿光年。
光由太阳到达地球需时约8分钟（即地球跟太阳的距离为8“光分”）。
已知距离太阳系最近的恒星为半人马座比邻星。它与太阳系的距离为4.22光年。
我们所处的星系——银河系的直径约为10万光年。
人类真的能够制造出“隐身衣”吗
 人类的幻想
以前，隐形衣只是在科幻小说里才能出现，可如今科学家正在进行大胆尝试，研制真正的隐形衣。虽然到目前为止，还没有完全成功，但这是一个重大意义的开始，而且为更加先进的设计铺平了道路。
 科技的尝试
在第一次进行的成功试验中，来自美国和英国的研究人员把一根铜柱隐藏起来。研究人员说，试验中的现象就像是海市蜃楼一样。在海市蜃楼中，热量引起光线弯曲，隐去了天空中出现的影像后面延伸的道路。研究人员说：“我们已经制成了一个人造的海市蜃楼，可以隐藏一些东西，让观察者从任何地方都看不见。”
在首次尝试中，研究人员设计了一件外衣。它能够阻止探测到物体的微波。像光线和雷达波一样，微波遇到物体时通常会反射回来，所以仪器就会发现这种物体，形成一个可以探测到的影子。隐形外衣使用的是一种特殊的材料，可以让雷达波或者光线或者其他的波绕过物体而不会反弹回来，就像是小河中的水流能够绕过一块平滑的岩石，继续向前流去而不会反弹回来一样。
 原理何在
人们之所以能够看到东西，是因为物体把投射到其表面上的光分散开来，有些光就反射到人的眼睛里。隐形衣的工作原理是减少了物体的反射和影子，而光的反射和影子都能够被探测到。这两种东西一旦减少，物体就很难被觉察到了。
隐形衣是由一种元材料制成的，这种材料是金属和像陶瓷、特氟纶以及光纤合成材料一样的线路板材料的混和物。在最理想的状况下，隐形衣和被其隐藏的物体都是看不见的。观察者可以看见周围的事物，但却看不到被隐形衣遮盖的物体。研究人员说：“由于我们现在还没有完美的隐形衣，被覆盖的物体仍能够反射一些光，也有一些影子，这意味着它的背景仍然能够看得见，只不过是变暗了。我们现在需要改进隐形材料结构的性能。”
在可以想见的未来，人们甚至可以想象这种材料能够隐藏声音，不会产生震动。
医学上的好帮手——无影灯和胃镜
 无影灯
在医院里，最常见的手术设施就是无影灯了。洁白的手术室中，悬挂着一个大大的圆形灯盘，灯盘上整齐地排列着许多灯。当灯光照射到手术台上时，医生可以在不受黑影影响的情况下顺利进行手术。这个合成的大面积光源就是无影灯。
原来，手术室的无影灯，就是巧妙地运用了本影区面积与光源发光面大小的关系，用发光强度很大的灯组成大面积光源。这样，就能把光从不同角度照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，又消除了手术时医生身体留下的本影，从而看清手术进行情况的。
手术无影灯一般由多个灯头组成，系定在悬臂上，能做垂直或循环移动。悬臂通常连接在固定的结合器上，并能围着它旋转。无影灯采用可消毒的手柄或设消毒的箍（曲轨）作灵活定位，并具有自动刹车和停止功能，以操纵其定位，在手术部位的上面和周围，保持相宜的空间。无影灯的固定装置可以安置在天花板或墙壁上的固定点上，也可以安置在天花板的轨道上。
安装在天花板上的无影灯，应在天花板或墙壁上的遥控匣中设置一个或多个变压器，以将输入的电源电压转换成大多数灯泡所要求的低压。大多数无影灯都具有调光控制器，某些产品还能调节光场范围，以减少外科手术部位周围的光照。
 胃镜
另外一个非常有用的利用光的设备就是胃镜。
不少人有胃痛的毛病，但胃中到底出了什么毛病，因为看不见，总说不大清楚。自从有了胃镜后，医生可以通过它看清胃中每一部分的情况。胃镜是由折射率很大的导光纤维组成的。胃镜头上的小灯把胃壁照亮，胃壁上反射出来的光进入导光纤维一端后再也穿不出纤维壁了，而是不断地全反射，只能从导光纤维另一端穿出来。这样医生就可以看清胃里的毛病了。
目前，临床上最先进的胃镜是电子胃镜。电子胃镜具有影像质量好、屏幕画面大、图像清晰、分辨率高、镜身纤细柔软、弯曲角度大、操作灵活等优点，有利于诊断和开展各种内镜下治疗，并有储存、录相、摄影等多种功能，便于会诊及资料保存。
随着医学科学技术的不断进步，胃镜检查越来越广泛应用于临床。胃镜检查是诊断胃病最直观的检查方法，与术前、术中、术后护理配合，对检查的顺利进行起着至关重要的作用。
趣 味 链 接
植物捕捉来自太阳的光子制造食物，是地球上所有生命的基础。光经过1.46万千米的路程从太阳到达地球，并且提供了所有运动和生命形式所必需的成分——能量。
太阳光中的能量在生产食物和热量方面显然发挥着重要的作用。冷血动物，比如蜥蜴，会在晒太阳的时候吸收能量。早春还比较凛冽的空气中，人们也会情不自禁地把脸朝向太阳，让冰凉的脸暖和起来。太阳能还可以提供动能。
阳光作为一种能量的来源，是到最近才得到充分重视的。人们虽然对使用蒸汽、电力和石油作为能源来驱动汽车、机器和取暖比较感兴趣，但是阳光却具有其他能源所不具备的优点。因为它很便宜——太阳送出大量的能量，却不收账单——而且不会产生任何污染，也不产生任何废物。今天的问题，是人们能否用科技完全地利用这种天然、质优、巨大的资源。
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激光应用很广泛，主要有激光打标、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等。
趣 味 链 接
X射线也不全是有好处。人体组织在吸收X射线后，会造成局部组织轻度灼伤，若长时间接触，还可能造成白细胞含量下降、毛发脱落，从而导致严重的射线病。
要防止这些危害，最基本的方法是防止身体各部位，特别是头部，受到X射线的直接照射或长时间间接照射；尽量不要长时间呆在X射线实验室里；如若不得不在X射线实验室里，则必须保证室内通风良好。
趣 味 链 接
折射式望远镜是用透镜作物镜的望远镜。分为两种类型：由凹透镜作目镜的，称伽利略望远镜；由凸透镜作目镜的，称开普勒望远镜。
反射望远镜，是用凹面反射镜作物镜的望远镜。可分为牛顿望远镜、卡塞格林望远镜等几种类型。反射望远镜的主要优点是不存在色差，当物镜采用抛物面时，还可消去球差。但为了减小其他像差的影响，可用视场较小。
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目前人类探知的最遥远的星，距离我们已达150亿光年。这就是说，如果这种星体正好是150亿年前宇宙大爆炸时诞生的，那么，人类现在看到的是它刚刚诞生时发出的光。
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在现代战争中，随着信息一体化的整合、潜艇声纳技术的发展、武器射程的增加，潜望镜已经不再是潜艇观察外界的唯一手段了，它还将作为一种辅助手段继续存在，发挥余热。