绚丽多彩的肥皂泡
吹肥皂泡，这是许多人童年时玩过的游戏。欢出的泡泡大大小小，慢慢升空，在阳光的照射下，一个个肥皂泡色彩瑰色彩斑斓的肥皂泡丽，可好看了。那么，这些美丽的色彩是从哪儿来的呢？它是白光干涉的结果。
当太阳光照射在薄膜上时，光线从薄膜上下两个表面反射出来。两条反射光线在空中相遇，发生光的干涉。干涉的结果使阳光中某一种色光加强，其他的色光削弱。因此，整体看起来，薄膜就显示出绚丽的色彩。你还可以发现，当你的头左右摆动时，薄膜的颜色总在变化，显示出各种的色彩。
象肥皂膜的这种干涉叫薄膜干涉。薄膜干涉的现象在生活中是常常能见到的。比如，浮在水面上的油膜、蜻蜓、知了等昆虫的很薄的、透明的翅膀，在阳光的照射下，都可以看到美丽的彩色花纹。
现代光学装置中，如摄影机和电影放映机的镜头、潜水艇的潜望镜等，都是由许多光学元件——透镜、棱镜等组成的。进入这些装置的光，在每个元件的表面上都要受到反射，结果只有入射光的10～20%通过光学装置，这时所成的像既暗淡又不清晰。为了清除表面反射造成的后果，在透镜和棱镜的表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上反射的光的路程差恰好等于半个波长，因而相互抵消，这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。
天空和海水都呈蓝色
我国唐朝文学家王勃，在他所写的一篇叫《滕王阁序》的文章中提到过“秋水共长天一色”；诗人白居易也在他的《忆江南》的词中提到“春来江水绿如蓝”。确实，当我们航行在海上，一眼望去，那无边无际的碧蓝海面，在遥远的地方和蓝色的天空融合在一起真是美极了。
一束太阳光是由七种颜色的单色光组成的，它们是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。当这七种单色光并肩前进时，人们看不出它们各自的真面目。
太阳光穿过大气后，射到地球表面。天空呈蓝色，是由于大气层中空气分子与太阳光相互作用的结果。为了理解空气分子的作用，可将空气分子看作是微小的光谐振子。我们先考虑相似的声振动，让某一特定频率的声波直接传向一个音叉，当音叉的固有频率与传来声波的频率相接近时，这个音叉的振动较强，同时将吸收的声能有效地最再发射到各个方向上，即调谐音叉将声束散射了。当入射波的频率和音叉频率相同时，音叉产生的振动最强，散射的声能也较强；当频率不匹配时，音叉可能产生受迫振动，但不像谐振时那么强。所以入射波频率越接近散射介质的频率，产生的振动和散射就越强。这不仅对声波，对于光波也是如此。
我们可以认为大气粒子象微小的“光学音叉”，微粒越小，固有频率越高。大气的主要成分是氮分子和氧分子，它们是很微小的谐振子，它们的固有频率在电磁波谱的紫外部分，太阳发出的紫外光被大气中的氮和氧分子散射（多数的紫外线被大气上层的臭氧层所吸收）。虽然可见的紫光频率对分子谐振是太低了，但是，它与分子谐振频率足够接近，所以能引起明显的受迫振动和散射。蓝光也能以同样的方式散射，但比紫光弱，绿光又比蓝光弱，更低频的就更弱了。因此，当太阳光进入大气层的时候，被散射的紫光和蓝光较多，而绿的、黄的、橙的和红的将依次减少。虽然被大气音叉散射的紫光比蓝光多，但我们的眼睛对蓝光比对紫光更灵敏，因此，我们看见的天空是蓝色的。
当空气由无数比氮和氧分子明显大得多的灰尘和其他粒子所充满的时候，太阳光中较低频成分的散射会增加，天空看起来就不怎么蓝，而是显得更加灰白了。但是，在暴雨之后，这些较大的粒子被冲洗后，天空就又呈现较深的蓝色。
而大海之所以呈蓝色也是由于太阳光的巧手打扮。海水中悬浮着小微粒，这些小微粒充当光谐振子，使蓝光频率附近的光发生散射，再从海水中折射出水面后进入人眼，所以我们看到海水是蓝色的，海水越深，散射后返回的蓝光和青光越多，所以海水越蓝。
奇妙的镜子
光是沿着直线传播的。但是，当它遇到一个光滑的物体的时候，就会被反射回来，这种现象叫光的反射。
在一间黑屋子里，用手电筒照射一面镜子和一张白纸。你会惊奇地发现，镜子看起来是黑的，白纸反而比镜子亮。
原来，光滑的镜面反射光是有规则的，一束光线遇到镜面以后，虽然改变了前进的方向，但是它仍在新的运动方向上整齐前进。如果你的眼睛不在这个方向上，镜子的反射光就一点也不会进入你的眼里，所以镜面看上去是黑的。只有把镜面转到某一个角度，使它反射的光正好进入你的眼睛的时候，你才能看到耀眼的光芒。
一束光线照在白纸上，虽然对于每一条光线来说，光的反射定律都是适用的，但是由于纸的表面凹凸不平，光不就被反射到许多不同的方向去，这叫漫反射。正是借助漫反射光线，我们才能在任何方向上看见被照亮的物体，观察到它们的颜色和细节，并且把纸和周围的物体区别开来。
我们可以根据镜子做许多奇妙的实验，来帮我们理解光的反射原理。
在桌上固定放一块直立的玻璃，在玻璃的前方放一支蜡烛，在玻璃的后面放一只盛水的大玻璃杯。玻璃杯和玻璃之间的距离，要和蜡烛到玻璃之间的距离完全相同。拉上窗帘，使屋子变暗。从蜡烛这边向玻璃看去，就会看到蜡烛正在水中燃烧。
这时玻璃把蜡烛发出的一部分光，从它的表面反射到你的眼里。但是人眼有一种习惯，总是沿着直线去搜索那个发光的物体。所以，我们感到蜡烛的光是从玻璃的背后发出来的，好像在那儿也有一支蜡烛，我们把它叫做蜡烛的虚像。蜡烛的虚像与玻璃背后的水杯正好重叠在一起，所以看起来就好像蜡烛在水中燃烧。
这个实验证明，镜子前面的物体，能在镜子里形成一个虚像；物体和镜子的距离，跟虚像和镜子的距离相等；镜子中的虚像和实物的大小也相等。摄影师利用这种方法，可以拍出许多神奇的镜头。
从“蜡烛在水中燃烧”的实验中，我们知道虚像和实物的大小相等，是不是两者一模一样呢？注意观察你就会发现，镜中的人左右手颠倒了。原来一切是相反的。有的时候，这会给人们带来许多不便，有没有什么办法来改变这种情况呢？就此，科学家们发明了偶镜。
从偶镜中看到的像不是相反的，而是和实物一模一样。偶镜用两面镜子，每面镜子都把像颠倒一次，经过两次反射，像也就颠倒两次，变得和原来一样了。
科学研究要求精确地测量人造卫星、月亮和地球之间的距离，偶镜帮了大忙。
1962年，美国马萨诸塞工学院的一个研究组，首次用激光测量了月地之间的距离。他们测出了激光在月地之间一个往返的时间是2.6秒，根据光的传播速度，就算出了月地之间的距离。
激光器发出的激光亮度很高，光束也非常平行，但传播的距离远了，就会散开一些。所以，从地面发射到月球表面的激光，已经散落在一个直径为几公里的范围内。光线由于发散而变得微弱，再加上月球表面凹凸不平对光线产生漫反射，因此，返回到地面接收器的光线就非常微弱了。
科学家们利用交角为90°的偶镜，很容易使光沿原路返回。这种由3面相互垂直的镜子装在一起的装置，我们称之为“角反射器”。
现在，在月球上和许多人造卫星上都装有角反射器。角反射器和激光配合起来，就可以精确地测量它们和地球之间的距离，误差很小。
自行车尾部一般都有一个红色塑料反光镜。它的作用是：当汽车的灯光照在它上面的时候，就能把光按原来方向反射回去，以便引起司机的注意。它的原理和角反射器一样。
利用光在两面镜子之间多次反射的原理，可以制成万花筒。
用3条玻璃片或平面镜片，围成一个三棱柱体，里面放一些彩色玻璃碎块或碎纸片。转动万花筒，从一端向里看去，可以看到不断变化的美丽图案。因此，孩子们非常喜欢它。这些图案是彩色碎块在玻璃片（平面镜）中多次成像形成的。
对于光的多次反射，有时需要利用，有时则需要避免。在天文望远镜或其他光学仪器中，为了避免镜子的多次反射，常常把银或铝镀在玻璃的表面。但是这样又会出现新的缺点，暴露在外面的反射面很容易损坏。因此，在光学仪器中，人们常用全反射棱镜来代替玻璃镜。
有些镜子的表面不是平的，而是球面的一部分。例如，耳鼻喉科大夫用的反光镜和汽车、摩托车上用的观后镜，都不是平面镜。这种镜子的表面是球面的一部分，叫做球面镜。其中，反射面呈凹形的，叫做凹面镜；反射面呈凸形的，叫做凸面镜。
让我们先看看凹面镜。
凹面镜的用途很广泛，它能把远处物体射来的光汇聚成一个明亮的像，投射在白纸或墙壁上。1668年，牛顿根据这个原理，制成了世界上第一台反射式天文望远镜。
现代大型的反射式天文望远镜，也是按照这个实验的原理制成的。它的凹面镜直径长达6米。巨大的反射面把遥远星体发来的微弱的光聚集起来，形成一个比较亮的像。把照相底板放在成像的位置上，就可以把那些暗淡的恒星的像照下来。人们利用这种天文望远镜已经看到距地球1亿光年远的恒星。
利用凹面镜还可以收集太阳光。由太阳射来的平行光，经过凹面镜反射后便聚集成一点。这一点叫凹面镜的焦点。把一片纸放在焦点上，纸一会儿就会燃烧起来。
有人做过实验，如果把1000面镜子的反射光集中在一起，温度就会升高2000℃。
现在，人们利用凹面镜制作出各种太阳灶、太阳能热水器等。法国人用9000块小反射镜，组成了一个很大的凹面镜，建造了一座太阳能高温炉。
从凸面镜看到的东西总是缩小的，变形的。为什么会是这种情况呢？
原来物体发出的光线在凸面镜上发生反射，反射光线发散开来，而它们的延长线在镜子的后面会聚成一个虚像。这个像比实物小，看上去好像是被压缩了一样。镜面弯曲越厉害，像就被压缩得越小。这样，从凸面镜中能观察的范围也就越大。所以，司机用的后视镜都是用凸面镜做成的。
显微镜就是利用凸面镜来洞察微观世界的。
海市蜃楼之谜
通常情况下，当光从一种物质射向另一种物质的时候，在它们的界面上会分成两部分，一部分不能穿过界面而被反射回去，这就是反射光束；另一部分则透过去，这是折射光束。
但是，在一定条件下，透明的界面会变的像镜子一样能把入射光100%地反射回来，这是光的全反射现象。
光的全反射现象不只发生在水和空气的交界面上，一般来说，当光从光密媒质（如水、玻璃等）射向光疏媒质（如空气）的时候，只要光束以非常倾斜的角度射在它们的交界面上，就会发生全反射。
实验证明，光从水射向空气的时候，如果入射角大于48.5°时，就会发生全反射；光从玻璃射向空气的时候，入射角只要大于42°时，也会发生全反射。光从冷空气层射向热空气层时，也会发生全反射。
让我们看一个玻璃全反射的小实验：
把一枚硬币压在盛满水的玻璃杯（上大下小）下面，这时候，你从杯子侧面看去，硬币不见了；但从杯口向下望去，硬币还安静地呆在那里。这是怎么回事呢？
原来，光从空气经玻璃杯底进入水里的时候发生了折射，光从光疏媒质进入光密媒质，所以折射光线全部向法线方向靠拢。这使得大部分光线以很大的入射角射向杯子的侧壁，因而发生了全反射。反射的光线又折回水中，从杯口射出，因此从杯子的侧面看不到硬币，而由杯口向下望去，硬币还好好地放在那里。
我们还可以利用光在玻璃的内表面上会发生全反射的原理，制作全反射棱镜。当光线垂直射入棱镜的一个侧面，然后以45°的入射角投射在棱镜的内表面上，由于玻璃的临界角是42°，所以光线发生全反射，反射光从另一个侧面射出来。
全反射棱镜能让光线转90°角、180°角，是一面没有镀银面的镜子，所以不怕潮湿。另外。它在反射光的时候光的损失也很少，更没有平面镜多次反射形成很多个像的毛病。因为有这些优点，在科学研究中常用它代替平面镜来改变光的方向。
例如，好的潜望镜中利用直角三棱镜来代替平面镜。这种三棱镜是用光学玻璃制的，透明度非常好，横截面呈直角三角形。光从直角边垂直射入，射到斜边时，入射角是45°，超过了玻璃的临界角，因此发生全反射。光学玻璃的性能非常稳定，在空气中不会发生锈蚀现象，并且吸光非常少。
利用全反射现象还可以使光在弯曲的传光“导线”中传播。
现在，医学上使用的用于检查胃、食道、十二指肠、心脏的内窥镜，都是利用光纤制成的。此外，光纤还可以用来传递消息，比金属制成的电话线更优越。一对金属电话线至多只能同时传递1000多路电话，一对细如蛛丝的玻璃纤维可以同时通10亿路电话。
光在空气中的全反射，还会造成海市蜃楼的胜景，陶醉众多的目睹者。
1988年6月20日，《北京日报》就报道了这样的胜景：
这次海市蜃楼发生在被称为人间仙境的蓬莱阁对面海域。从17日下午14时20分延续到19时左右。从蓬莱阁向北望去，在长达100多里的辽阔海面上出现了种种奇观，忽而是多孔桥般的奇景，忽而显现出从未见过的岛屿。其间有清晰的高楼大厦，周围有冒烟的烟囱。在波涛万顷的海面上展现出一幅多姿多彩的画卷。无数游人涌向海边竞相观看。
我国古代早就注意到海市蜃楼了。宋代诗人苏轼在《登州海市》中云：“东方云海空复空，群仙出没空明中，荡摇浮世生万象，岂有贝阙藏珠宫。”苏东坡认为海市蜃楼是幻景。
蜃为何物，蛟龙或大蛤蜊。古人曾误认为海市蜃楼是蜃吐气而成的。
实际上，海市蜃楼是大气中的光现象，与蜃没有任何关系。通常，地面附近的空气是较均匀的，光在其中沿直线传播。但地面上空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之藏小，因而会发生折射，甚至全反射现象。
夏天，海面附近空气的温度比空中的低，空气的折射率下层比上层的大。从远处的山峰、船舶、楼阁等反射出的光线射向空中时，不断地发生折射，进入温度较高的在海市蜃楼中，天空和远山的反射给人以错觉，好像岛屿在湖里一样上层气层的入射角不断增大。当光线的入射角大于临界角时，还要发生全反射现象。这些光线进入观察者眼中，就会在这些光线的反向延长线处看到这些景物的虚像，这就是蜃景。
蜃景不仅在海上能看到，在沙漠地带、青山之间、柏油路上，也能看到。所以当你看到蜃景时不要大惊小怪，用你掌握的光的全反射原理就可以解释清楚了。
洞察世界的能手——透镜
人类感知的信息，绝大部分是由光传来的。然而，肉眼的观察能力毕竟有限，为了更好洞察世界，就要借助各种光学仪器。
近视镜也是望远镜眼镜是这个家族的始祖，它是意大利人阿玛蒂在1299年发明的。在它问世300年后，才产生了望远镜和显微镜。
世界上第一架望远镜是无意中发明的。据说，荷兰眼镜商放大镜是一种凸透镜人里帕席有个学徒。一天，他趁师傅不在的时候，拿了两块透镜，一前一后放在眼前玩耍。忽然，他发现远处教堂上的风标变得又近又大了。里帕席知道后，把两片透镜装进一只金属筒，制成了望远镜。
1609年，伽利略知道了这个消息，也制造了一架望远镜，第一个用来观察天体。望远镜的出现，使天文学得以飞速发展。
不久，人们又发明了光学显微镜，打开了微生物世界的大门。生物学家利用它发现了细胞和微生物，使生物学进入了新阶级。
望远镜、显微镜都是由不同的透镜组合而成的。透镜一般是用玻璃片制成的，它的两个面都是弯曲的。中间厚、边缘薄的叫凸透镜，又叫放大镜；中间薄、边缘厚的叫凹透镜。
任何一种透明物质，包括空气，都能制成透镜。
先看凸透镜。它最大的特性是能把光聚集起来，所以又叫聚透镜。
盛水的球形玻璃瓶能取火。如果在阳光下把一个盛水的透明花瓶的聚焦点对准一张纸，纸很快会燃烧。根据这个原理，还可以制成日照计，来记录日照时间。
光线是怎样通过透镜的呢？原来，一条条光线通过透镜以后逐渐靠拢集中在一点，透射式电子显微镜而在通过这一点之后又逐渐分散开。平行光线的集中点就是凸透镜的焦点，焦点到透镜中心的距离叫焦距。
显微镜是透镜中的佼佼者。
显微镜的种类很多，构造也很复杂。但是，只要有一枚放大镜和一滴水，就可以了解显微镜的基本原理。
在使用放大镜时，被观察的物体应该距离透镜很近，也就是说，物体应该放在透镜和它的焦点之间。
放大镜的放大倍数和它的焦距有密切关系：焦距越短，放大倍数越大。焦距短，镜面的凸度就必须大。既然透镜的凸度越大，放大倍数越大，是不是可以任意增加凸度呢？不行。如果你仔细观察就会发现，凸度很大的水滴，虽然放大倍数大，但存在着三个缺点：①观察到的像大大走了样；②凸度越大，“透镜”就越要靠近被观察的东西，实际上不容易做得到；③凸度越大，能看清楚的范围就越小，被观察的物体，只有中间一小块能够看得很清楚，外边的都很模糊。
所以，只靠增加凸度是不行的。17世纪初，荷兰的一位眼镜制造工人发现，把两块放大镜按一定距离排列在一起，比一块放大镜的放大率要大好多倍。这就是世界上第一台显微镜。以后，经过科学家的努力，人们终于有了能把物体放大几百倍和几千倍的光学显微镜。
显微镜中最基本的构件有两个：一个是靠近被观察物体的那面凸透镜；另一个是靠近观察者眼睛的那面凸透镜，叫做目镜。
直来直去的光线
我们的眼睛能看见周围各种各样，形形色色的东西，就是光在起作用。同样的东西，没有光从物体上射出来，就不会进入我们的眼睛，如黑夜里的道路、树木、楼房等。
光是我们认识自然必不可少的媒介。有了它，我们才能分辨大小、形状、远近。
激光发明后，被广泛用于科技生产。可以说，我们一刻也离不开光。
在自然界，太阳、恒星能发光。生活中，火柴、蜡烛、电灯、激光器能发光。这种发光的物体，叫做光源。
光是由光源迅速向外传播的，而且直来直去。
夏天下雷阵雨的时候，我们总是先看见闪电，后听见雷声。这证明，光的传播速度比声音的传播速度快得多。
光的传播速度有多快呢？许多科学家们的测定都失败了。直到17世纪，实验才取得实质性进展。
1675年，丹麦的天文学家罗默指出，根据木星的卫星运转周期的观测数据，可以推算出光经过地球绕日运动的轨道半径所需要的时间，从而可以算出光速。人们根据当时的数据，算出的光速值大约是每秒20万千米。
后来法国物理学家斐索研究出测量极短时间的方法。他于1849年在地面上不太长的距离内用实验的方法测出了光速，为每秒31.3万千米。法国物理学家傅科改进了实验方法，在1851年测得光速为每秒29.8万千米。
这以后，美国物理学家迈克尔逊在1879～1926年的近50年时间里，多次测量光速，终于得出了每秒30万千米的精确值。
目前，在真空中还没有任何物体的运动速度能超过光速。只要1秒钟，光就可从北京到上海往返100次以上。光速差不多是声音在空气中传播速度的90万倍。
虽然光的直线传播如此迅速，但当人类开始向宇宙空间进军的时候，人们还是感到它的速度太慢了。
在宇宙中，除了太阳以外，距我们最近的恒星是半人马星座中的比邻星。它发出的光要经过4.3年才能到达地球。现代的天文望远镜看到的遥远恒星，它的光要经过几十亿年才能到达地球。也就是说，我们看到的光线是它在几十亿年以前发出来的。
光的直线传播能产生许多有趣的现象。小孔成像就是一个例子。
找一个不透光的罐头盒，去掉上盖，在它的底部穿一个小孔，在盒的开口端放一块毛玻璃或半透明纸，把小孔对着窗外的景物，在毛玻璃或半透明纸上就会出现窗外的景像。奇妙的现象出现了：毛玻璃或半透明纸上的景物都是倒立的，而且孔越小，成像越清晰；孔越大，景物越模糊。这是什么原因呢？原来孔口大，穿过孔的光束变粗，形成较大光斑，景物模糊。反之效果恰好相反。
根据小孔成像原理，可以制成“针孔照相机。”
影也是光的直线传播产生的一种有趣现象。有人能用手做出各种手影，如小兔、鸽、狐狸等小动物，生动有趣，儿童非常喜欢。
光源发出的光，照到不透明的物体上时，在物体后面形成一个光线照不到的黑暗区域，这就是物体的影。
如果光源的发光面比较大，它的每个发光点都在物体后方形成一个影区，这些影区的共同重叠部分，是完全受不到光照射的黑暗区域叫做本影。光源的发光面越大，本影越小。
为了清除黑暗的本影，得到均匀的照明，通常都采用发光面大的光源。
例如，医院外科手术室里用的手术灯，就是由多个发光面很大的光源组成的。它不会使医生的身体或医疗器械在手术时产生黑暗的本影，因此这种灯又叫无影灯。再如，教室里安装多盏日光灯，也是为了增大发光面，减小本影，使照明度均匀。
影子是从哪里来的
影子是我们生活中再熟悉不过的朋友，它常常像一个或大或小的尾巴，紧紧地追随着我们。
它到底是从哪里来的呢？
一切不透明的物体在太阳光下都会投下一个影子光是沿着直线传播的，当遇到不透明的物体时，光线被挡住了，这时，它也绝不会从物体旁边绕到后面去，因此，物体背光的一面没有光线，形成了黑暗的一片。这一块地方就是影子。
影子的形状和大小不是固定不变的，它会随着光源的位置不断变化。在灯光下，离灯越远，影子越小；离灯越近，影子越大。
不同的光源还会形成不同的影子。
我国精彩的皮影戏，利用的就是影子的原理。
光的反射
人眼不能发出光线，只能接收来自物体的光线。人类所以能看见五光十色的世界，大都起因于光的反射。
我们周围的物体，不论是透明的还是不透明的，都或多或少地要反射投到它们上面的光。由于物体表面光滑平整的程度不一样，反射光束时的情况也大不相同。比如在暗室的桌子上竖一面镜子，再在镜子上面挂一张白纸，用一支手电筒对镜子照射，可以看到在手电筒光的反射下，白纸被完全照亮，而镜子却显得很暗。按理说，镜子反射光的本领比白纸大得多，为什么白纸反比镜子亮呢？原来，纸的表面布满微小的坑坑洼洼，来自外界的光射到这种表面上，就被凹凸不平的表面反射到四面八方，形成所谓的漫反射。科学家发现，人之所以能看见世间万物，辨别它们的大小和形状，都要归功于漫反射。而镜子由于表面非常光洁，光束照到上面，不会向四面八方反射，只能沿着某个确定的方向反射，人们把它叫做镜面反射。当我们拿手电筒照镜子时，由于镜面反射的光集中在一个方向，没有进入观察者的眼睛，因此看起来很暗；而白纸能向各个方向反射手电筒投上去的光，其中一部分进入我们的眼睛，使我们感到白纸要比镜面亮得多。当然，如果我们站在某一个方向对着镜子观察，由于镜面反射的光比白纸反射的光强烈得多，镜子看上去就比白纸亮得多了。
光的反射给我们造就了一个多姿多彩的自然界，使人造卫星能在遥远太空感知地面上的矿藏和森林，估计农作物产量。但在另一些场合，人们又希望尽量减少反射。例如，为了让更多的光进入照相机镜头使底片感光，必须尽量减少光在镜头表面的反射。
神奇的望远镜
望远镜是由物镜（组）和目镜（组）组成的观察远处物体的共轴光学系统。按其结构可分为折射望远镜和反射望远镜。前者物镜用透镜，后者物镜用球面镜。各类望远镜共同特点是物镜第二焦点与目镜第一焦点重合，放大率M=f′0fe′。当目镜Le为会聚透镜时，fe′＞0，M＜0，像是放大，倒立的。此望远镜称为开普勒望远镜，又称天文望远镜。
当Le为发散透镜时，fe′＜0，M＞0，像为正立的。此系统称之为伽利略望远镜，又称陆地望远镜。望远镜在天文、军事等方面有着广泛的应用。根据其用途的不同，各种改进型望远镜还有：备有陀螺仪、常用于直升飞机上的稳像望远镜；装有话筒、耳机、微波电子机可以通话的通讯望远镜；能在漆黑的夜里发现远处目标的红外望远镜；可将月光和星光放大几万倍的微光望远镜；不论白天、夜晚、大雾、下雪或在树林中都能看清目标的热像望远镜……。
反射定律
一束光射到镜面上是要反射的。
用一面镜子和一个手电筒就可以发现光的反射定律。
把镜子的一边靠墙平放在桌子上，用手蒙上电筒的玻璃上，从手指间放出一点光。使它斜向平面镜，且略微倾向墙面，使墙上能显示出一条光线。
这时，会看见有一条从镜面反射的光线。射向镜面的那条光线叫入射光线；从镜面反射的那条光线叫反射光线。它们与镜面的角度是相等的。
从入射线射到镜面上的那一点（叫入射点）是一条垂直于镜面的直线，这条直线叫法线。入射线和法线之间的夹角叫入射角。反射线与法线之间的夹角叫反射角。反射角等于入射角，这就是光的反射定律。
潜水艇中的潜望镜便是利用光的反射定律制造的。
两面镜子装在一个高筒的两端，上端露出水面，下端在潜水艇内部。这样利用两面镜子的反射，便可以在水里观看海面的情况。
万花筒也是利用反射定律的原理制作出来的。
万花筒里面装有两面镜子，镜面夹角是60°，镜面夹角内放了一些彩色玻璃碎片，图形就是两面镜子造成的。
左面镜子内有右面镜子的像，这像里又有左面镜子在右面镜子里的像。这样像套像就产生了几幅彩色玻璃碎块的同样的像。
镜子之间夹角是60°，一圈是360°，根据光的反射定律，两面镜子就能产生六幅同样的像，构成一幅六边形图案。
晃动纸筒，玻璃碎块的排列就会改变，那六幅图像也就换了花样了。
顾名思义，表面是平的镜子，叫平面镜。只有平面镜才能产生和实物一样大的像。
如果镜面不是平的，而是弯曲的，光线反射后生成的像就和实物不一样大了。
镜面凸出的，镜内的像就要比原物小些；镜面凹进的，镜里的像就会比原物大些。如果镜面这里凸起，那里凹进，你站到它面前向镜里看，就可能看到大脑袋小身体，或者是扁脑袋细腰身短粗腿的像。
这便是哈哈镜的秘密。
凸凹镜都有很多用处，汽车司机座位两侧车外都各有一面凸面镜，用于观察车后的情况，便于司机及时采取适当措施。
凹面镜有聚光作用，医院五官科医生用的便是常见的一例。
太阳灶也是利用凹面镜聚光的原理来做饭的。
如果把发光的灯泡放在凹面镜前面，则光线都向前射出。这样，向前的灯光就大大加强了。
手电筒和汽车前灯的灯碗，都起着这样的作用。
如果把发光的灯泡放在凹面镜的焦点上，则它发的光经过镜面反射，会一直向前射出，形成一束射得很远的直线强光。
探照灯向前射出一束直线亮光就利用了这个道理。
漫反射
自行车后部一般都安有一个红色（或橙色）透明塑料制的“尾灯”。
主要作用是为了防止汽车在晚上撞到自行车而安装的。
尾灯里没有灯泡，可是，后方的汽车的灯光一照上尾灯，尾灯就会发出一束返回车辆的光。
尾灯到底是怎么发光的呢？
仔细观察尾灯，会发现里面有一排排尖的小突起，这些突起之间形成直角小坑。每个小坑都有三个面，且相互垂直。这样的直角小坑每面都是一个反射面。
从后方任意方向射来的光线经过小坑的两个面或三个面的反射，按照反射定律，都会逆着原来的方向射回去。
这种直角反射镜还用来测量距离。
有一种激光测距仪，从发射地点发出一束激光，在目标处就放一个这种直角反射镜，它把射来的激光逆着原路反射回发射地点。
只要测出从发射到接收所用的时间，再根据光的传播速度就可以算出发射点到目标的距离了。
1999年，阿波罗11号宇宙飞船首次登月时，就在月球上放置了这样一个直角反射镜，它由100个融熔石英直角锥整齐排列组成，从而形成了由许多直角反射镜组成的阵列。
用它测出的月地之间的距离为353911215米，精确到误差只有10米。
反射并不只是镜面才能反射，任何物体表面，在光的照射下，都能或强或弱地反射。
这种反射的特点是方向不定，因为一般的物体表面都比较粗糙，可以看成是许许多多微小的面组成的，而且各个微小面的方向各不相同，杂乱无章。这样，各个微小的面按反射定律反射光，反射光的方向也各不相同，这样的反射叫漫反射。
光的传播
光的传播有一定规律，掌握这一规律，便可以使它为人类服务。
光能在其中传播的透明物质，例如空气、玻璃等，都叫做传播光的媒质。
光在均匀的媒质中沿直线传播。不同的媒质，光的传播就会发生变化。
在玻璃杯中灌上水，再加入几滴牛奶，使水成为略带混浊的白色液体。然后用手电筒斜着照射水面，会发现光线进入水中以后也是沿直线传播的。
但是，在经过水和空气的分界面时，光的传播方向改变了。这种现象叫光的折射。
进入水中传播的那条光线叫折射线。折射线和法线的夹角叫折射角。
光从空气射入水中时，折射角总小于入射角。
如果由水中进入空气中，折射角就大于入射角。
下面来介绍一下折射定律的数学表示。
以界面上光线的入射点为圆心，画一个圆圈。从入射线和圆的交点画一条法线的垂线，叫入射垂线，从折射线和圆的交点画一条法线的垂线，便得到折射垂线。
无论入射线方向如何变化，每一次入射垂线和折射垂线的长度的比值总是不变的。
光线从空气（指真空）射入一种媒质时，入射垂线长度和折射垂线的长度之比叫做这种媒质的折射率。
水的折射率为1.33，玻璃的为1.5.
折射率越大，光线由空气进入这种媒质时，方向的偏折也越厉害。
透镜原理
透镜是用玻璃做成的，有的中间厚边缘薄，叫凸透镜；有的中间薄边缘厚，叫凹透镜。
照相机、幻灯、投影机、放映机、望远镜、放大镜、显微镜等等，全都有透镜在里面。
垂直于凸透镜镜面而通过其中心的直线，叫凸透镜的光轴。
凸透镜把平行于主轴入射的光汇聚到一点，这一点叫焦点。
焦点到透镜的距离叫焦距。焦距越短的凸透镜，它的折光本领或汇聚光的本领也越强。
光线沿着凹透镜的主轴射来，通过凹透镜以后会发散开来。这些散开的光好像都是从光线射入那一侧的一个发光点发出来的一样，这一点叫着凹透镜的虚焦点。是发散光线的反向延长线的交点。
凸透镜汇聚光，凹透镜发散光。
它们成像有什么规律呢？
在凸透镜的主轴上离凸透镜一定距离的地方放一个物体，如蜡烛；在凸透镜的另一侧，也在轴上垂直于轴放一个白色的纸屏。
来回慢慢地移动纸屏或蜡烛的远近位置。在某一位置时，可以看见纸屏上显示出蜡烛的清晰的像。
移动纸屏，只是在适当的位置才能在纸上看到烛焰清晰的像。这说明烛焰各点发的光并不是在任意处会聚的。
实际上这决定于烛焰放在什么地方。改变烛焰的位置时，需要同时改变纸屏的位置，才能在纸屏上看到烛焰的清晰的像。
这样，我们得出：当物体离凸透镜较远时，纸屏要放在凸透镜另一侧靠近它的焦点处，才能在屏上看到清晰的像。
不过，这时的像是倒立的，比原物体要小一些。
把物体逐渐移向凸透镜时，要想总在纸屏上看到清晰的像，需要把纸屏向远离凸透镜的方向移，好像物体把它的像向远处推似的，不过像移动得比物体移动得慢。
物体从很远处移动到“2F”点（即距凸透镜中心为两倍焦距那一点）时，像只在对侧从焦点处移到对侧的“2F”点处。像总是比物体小，也总是倒立的。当物体和像分别在凸透镜两侧的“2F”点上时，像和物一样大，也是倒立的。
当把物体进一步移近凸透镜时，另一侧形成的像被继续向远离凸透镜的方向推。物体从“2F”点移到焦点时，像被从对侧“2F”点一直推到很远处。
在这过程中，像总比物体大，而且物体离焦点越近，像也变得越大，不过像总还是倒立的。
这种由实际光线汇聚形成的像叫实像。
如果眼睛放在凸透镜的另一侧向凸透镜内看去，即接受透过凸透镜的光线，则可以看到凸透镜的光线好像是从物体所在一侧的一个较大的物体发出的一样。
这里的像并不是以光线的实际交点，而是透射光的反向延长线的交点，因此是虚像。
凸透镜的这种用法，就是放大镜的原理。
照相机的镜头就是凸透镜。幻灯片也是凸透镜。
光波
光是粒子。
根据光沿直线前进和反射定律来判断，光的确像是粒子。一束光就是一束粒子流。
光又是一种电磁波，本质上和无线电波是一类东西，它们的区别在于光波的波长短得多，频率高。
它的波长范围从0.4微米到0.77微米，频率范围是765×1014赫到4×1014赫。
这个范围内的电磁波能使动物视网膜感受刺激，产生视觉。
因此，按习惯把这一范围的电磁波叫做光波，或简称光。
白光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等有颜色的光组成的。
其实，颜色是不断改变的，不能说只有“七”种色光。
不同的色光其差别在于光波的频率或波长的不同。从红到紫频率逐渐增大，红光的频率最小。按波长说，就是从红到紫波长逐渐减小，红光波最长。
各种频率不同的光经过人的视神经和大脑的“识别”，产生不同种颜色。
任何物体，根据它本身分子原子结构的不同，对不同频率的光有不同的吸收能力。红花对射到它上面的除红光以外的其他色光有强烈的吸收能力。在白光的照射下，其他的色光都吸收了，只有红光被反射，人眼接受了这种反射光，所以花就显示出红色。
能吸收各种频率的物体不能反射任何光，就成了黑色。什么频率的光都能反射的物体，在白光照射下就显示为白色。
三原色
对人眼的视觉研究说明，自然界有三种基本的颜色，即红、绿、蓝，它们叫“三原色”。
不同频率的光射入眼内，人的视觉会感到不同的彩色。但是三原色按不同比例混合起来，射入眼内，人的视觉同样也会感到不同的彩色。
只有红光射入时，人眼感觉到的当然是红色。但等量的红光和蓝光射入，人眼会感到是紫色；等量的红光和绿光射入，人眼会感到是黄色。
红，绿和蓝3种色光混合在一起就形成了白色光“三原色”是指光的颜色本身，并非颜料的颜色。三原色的不同比例的混合使人感到各种彩色是和不同颜料混合时产生各种彩色的实质不同的。
彩色电视机的彩色就是通过红绿蓝三原色的不同的比例混合而产生的，图像是由彩色电视台发射出来的。
彩色图像的信号发射、传播、接收的基本原理与黑白电视的原理相同。
由于彩色需要三种原色配制，所以可以说，彩色电视机是三台并行的电视组合成的。
彩色相片又是怎么一回事呢？
照彩色像时所用的相机和照黑白像时用的相机没有差别，其奥秘在彩色胶卷上。
普通胶卷只有一层感光膜，它对光的颜色没有辨别力，只根据光的强弱发生变化，因而感光后只显出各处黑白的不同。相纸表面也一样只有一层感光膜，仅能显示黑白程度。
彩色胶卷根据三原色的原理，在基片上涂有三层感光物质，分别对三种颜色的光起反应。
这样在胶片曝光后，就会在片上保留和三种原色相当的三套影像。彩色相纸也涂有三层感光物质。
当把彩色底片盖上而用白光照射时，底片上三色光形成的像就分别允许这三色光通过，使相纸上的三层感光物质分别曝光，再经显影、定影就成了一幅彩色的相片了。
光的衍射
光在两种媒质界面上会反射和折射，都改变了传播方向，可以说是一种拐弯。
光沿着弯曲的光导纤维传播，也在不断拐弯。
但是，这些拐弯都是借助于媒质的不均匀而实现的。
光能不能自动拐弯呢？
光的衍射告诉我们，光能绕过障碍物而进入原来是影子的区域里传播。
光的衍射又一次证实了光是一种波动。
晚上站在离路灯稍远的地方去看那盏路灯，当你睁大眼睛看时，看到路灯好像是一个发光点，周围看不到光线。可是当你眯缝着眼着时，不但看到发光点，而且能看到从发光点向上和向下发出的“光芒”。
这“光芒”就是光传播时自动拐弯的证据。
原来，当你眯缝着眼时，灯光是通过你眼睛的瞳孔所留的水平细缝进入眼中的。
光芒进入眼后，照直前进的部分和你睁大眼睛时一样，在视网膜上形成灯的像。因为路灯较远，它在视网膜上成的像较小，你的感觉就是发光点。
此外，进入眼内的光线还要向上或向下方传播，这些光在视网膜上也生成灯的像。
这像就成在中间那个发光点的上下，越弯的光线成的像离那中间的发光点越远。由于越弯的光线越弱，它所成的像的亮度也就越小。
这样，这些弯曲的光线就在视网膜上那中间的亮的发光点的上下生成了一连串的，一个挨一个的灯的像。
这就是所感觉到路灯向上和向下发出的光芒。
所以说，你所“看到”的路灯的光芒里光线进入眼睛后由于衍射给你的印象，并不是灯发出的向上向下的光线。
睁大了眼睛，为什么就看不到这种“光芒”了呢？
因为波的衍射有一个普遍的规律：衍射的明显与否是与孔（或障碍物）的大小有关系的。
睁大眼睛时，全部瞳孔都打开了。透光孔比眯缝着眼时大多了，衍射现象就不显著，视网膜上那上上下下的灯的像就都没有了。
因此，你也就不会有光芒的感觉了。
小孔成像中的那个小孔直径比光的波长大得多了，所以光可以按直线前进通过小孔而生成景物的倒像。
由于衍射，一个发光点发的光透过小孔后都放大了，而且放大了的圆斑周围还出现了逐渐减弱的几个光圈。
用显微镜观察物体的细微部分时，物体上相距很近的两点发的光所成的像都会因衍射而变成亮的圆盘。
物体上那两点太近时，它们生成的圆盘会重叠起来看不出是两点了。
在这种情况下，放大倍数再大也只是把重叠的像放大，还是不能分辨出是两个点的像。
这就到了显微镜“显微”的极限，用光学显微镜只能清楚地放大到最大1400倍，就是受了光的衍射的限制。
立体电影的原理
立体电影为什么能使你产生立体感觉呢？
在日常生活中，人看东西有立体感，那是人有两只眼睛的缘故。
两只眼睛相隔6～7厘米的距离，面前的物体在两只眼睛的视网膜上分别成的像略有差别。
一只眼睛是辨别不出远近距离的，你闭上一只眼睛，用另一只眼睛看物体，就很难判断物体的确切位置。
普通的照片，看起来觉得是立体形象。这是人从经验中得知的，同一个物体，在远处时看起来小，移近时看起来大的缘故。这是大脑对相片上物体的大小对比经“理解”后产生的印象，不是真正的立体视觉。
要想从相片上得到真正的立体感，就需要拍摄立体照片。
这就需要用两个照相机，使它们的镜头中心的距离和两眼间的距离相等。这两台照相机同时拍照，就会拍到两张略有差异的照片，就和两眼内视网膜上成的两幅略有差别的像是一样。
观察时将左右两张照片并排放置，再通过左右两个镜筒分别用左眼看左照片，右眼看右照片。
这样人就会产生真正的立体感。这种看照片的装置叫实体镜。
立体电影便是根据这一原理制造出来的。
光电效应
去一些大商场，当你走进大门时，门就会自动打开；当你进门以后，它又自动关闭了。
为什么呢？
因为使用了电光管。
电光管是一个抽成真空的玻璃泡。泡中央支有一个金属圈和外边相连，是光电管的阳极。在玻璃泡后壁上涂有一层光敏金属，是光电管的阴极，也有导线通到外边。
管的前壁是透明的，当光射到阴极表面的时候，能从光敏金属表面释放出电子。这电子受电源所加电场力的作用飞向阳极，流出光电管形成电流。
因为光电管是一种把光转变成电流的装置。光敏金属在光的照射下释放电子的现象，叫光电效应。
这时所释放的电子形成的电流叫光电流。
光电管除了“真空电光管”外，还有半导体光电管。它是用半导体晶体做的。体积可以很小，但功能相同，光照上去就能产生电流。
还有一种用光来改变电流的装置叫光敏电阻。
光照上时，它的电阻会大大减小，从而使电路中的电流大大增加。
自动门旁就安有一个电光管，它接受着从门的另外一边射来的光线，因此光电管电路中老是有电流流着。
这电流通到一个电磁铁的线圈内，使电磁铁具有磁性而总吸引着一个控制电键使它打开。电键控制开门电动机的电流。
门关着门电流是断的，电动机处于静止状态，人一走近自动门，就把射向电光管的光线挡住了，光电管电路中就没有电流，电磁铁就没有吸力了。
控制电键就合上接通电动机电路，电动机就开始，也就把门打开了。
走进门以后，光线又射入光电管，电动机就又不转了，而自动门就由弹簧的作用自动关上了。
光电管的另一个常见用途是电影放映机中的光声转换。
这种转换利用了光电流随入射光的强弱而增大或减小的规律：光强时，光电流大。
电影胶片的一侧有一条延续的“声迹”，这声迹各处的明暗不同。产生如下：
拍电影时，声音在麦克风转换成强弱随声音变化的电流。这电流通到一个灯泡内，灯光的强弱就由这电流控制，因而光的强弱随声音变化。强度不断改变的光被导向拍摄中的电影胶片边上的声迹位置上，就使胶片声迹部位感光。
这样，声迹的明暗就和原来的声音对应。
由于声音和动作画面是同时拍摄的，所以声音也和相关的动作的记录完全配合了。这拍摄声迹的过程是由声到电到光的转换过程。
电影放映机中有两个灯泡：一个是强光灯泡，照射胶片上的画面，在银幕上显示出图像；一个是较小的灯泡，专门照射胶片旁边的声迹的。
在声迹的对面就安装了一个光电管接受透过声迹的光线，光线的强弱按电迹的明暗变化。射入光电管就产生与声迹变化相应的电流。
电流再通过扬声器就使喇叭发声了。
由于声迹是原来拍摄时录制的，所以现在扬声器发出的声音也就和原来的拍摄现场的声音完全一样了。
这整个放音过程是由光到电到声的转换过程，和拍电影时的录音过程恰好相反。
光电效应，就是光照射到金属表面上时能从金属表面发射出电子的现象。
实验得出：光射到金属表面上时释放出来的电子的动能随入射光的频率增大而增大。紫光射到金属表面上所释放的电子的动能，就比红光射到同一种金属表面上所释放的电子动能大。
对于一种金属，要叫它释放电子，入射光的频率必须大于某一定的频率。频率小于这一频率的光照射时，无论光多么强，都不能使这种金属释放电子。
这种光电效应和入射光频率有关的事实，用波动说法安全不能解释。因为波的能量和振幅有关，和频率没有关系。
光子说
为了解释光电效应中被释放的电子动能和入射光频率有关的事实，于是光的粒子说法又“复活”了。
大科学家爱因斯坦提出光并不是原来想象的那样是连续不断的光波，一束光实际上是由许多粒子组成的，每个光粒子都具有一定的能量。
这样的粒子叫光子。
一个光子的能量取决于这种光的频率，等于6.63×10-34.
光电效应用光子说解释，是这样的：光子射入金属后，一个自由电子可以捕获一个光子而增加自己的能量。
入射光子的频率越高，能量越大，电子捕获它后获得的能量也越多，脱离金属表面付出后所剩的动能就越大。
如果入射光子的频率低到一定程度，使得电子捕获它以后所增加的能量还不够，这电子就脱离不了金属表面，只好继续留在金属内部了，光电效应也就不能发生了。
爱因斯坦之后，人们还研究了光射到金属上时反射散开的规律。
这规律只能用光子说解释。
另外还有其他实验证明光子说的正确，不但可以证明光是由光子组成的，而且扩及整个电磁波都是由光子组成的。
无线电波有无线电波光子；红外线有红外线光子；X射线有X射线光子等等。
不过，无论什么电磁波，相应的每个光子的能量都等于它们的频率和h的乘积。
这样，就可以得出，光既有波动性，又有粒子性。我们把这种现象称为光的二象性。
电子波
科学家们现在拍立体照片再也不需要用两个照相机同时拍摄的略有差别的两张照片了，只要利用激光的单色性和干涉现象就可以拍摄一种真正的立体照片，叫全息照片。
把来自同一激光器的激光分成两部分，一部分直接射到照相底片上，叫参考光；另一部分通过反射镜射到要照相的物体上，然后从这实物上再反射到照相底片上，这部分光叫物光。
参考光和物光在照相底片上相遇时就会发生干涉而产生明暗条纹。
由于参考光是均匀的，所以这些明暗条纹的深浅和形状就完全由物体的形象决定了。
把经过这样感光的照相底片拿去冲洗就成了一张全息照片。
一张全息照片用眼直接去看时，上面只有一条条弯弯曲曲杂乱的粗细不均匀的明暗条纹，丝毫不显示物体的形象。
但是，如果用拍照时使用的同样的激光去照射这张照片的前面，而在照片的后面向照片里看时，就会看到原来被拍照物体的虚像了。
这像十分逼真，立体感特别强，比立体电影或实体镜观察更为奇妙的是：当你歪一下脑袋从侧面向里看时，可以看到原来被物体前面挡住了的物体的后面的部分，就像被拍照物体立在那里一样。
另外，全息照片还有另外一个重要特点：一张全息照片即使大部分已损坏只剩下一小块时，用激光照射这一小块，仍然可以看到原来拍照的那个物体的全部形象，和用整个未损坏的照片看时一样。
这说明这张照片的每一部分都记录了物体形象的全部信息，所以叫全息照片。
这样真实的全息照片有很多用处。工业上可以利用这种照相方法进行工件的无损探伤；还可以利用它做成“全息照相存储器”，作为计算机的元件。
目前，全息照相的应用还正在进一步开发之中。
同时，利用声波对物体进行全息拍照的技术也正在研究开发中。
电子也有波动性。
电子波的一个重要的实际应用就是电子显微镜。
我们知道，波长越短，衍射越不显著，越可以看清楚物体结构的更细微的部分。
于是，科学家们根据用波长更短的波代替光提高显微镜放大倍数的设想，制造了电子显微镜。
在电子显微镜中照射被观察物体的电子波是电场加速电子而产生的。
一般电子显微镜中加速电子的电压有几万到几十万伏。
相应的电子波的波长约10-12米（可见光的波长的十万分之一）。
这样就能大大减弱衍射而显示物体的非常细微的结构。
这可以使电子显微镜的放大倍数达到几万到几十万倍。
光学显微镜中要用透镜来汇聚光线成像，有物镜，有目镜。
电子显微镜中也有目镜和物镜，不过它们不是用玻璃做的，而是用线圈做的。
使用电子显微镜时就向这些线圈中通电流，使线圈内部产生磁场。电子流，也就是电子波，通过这磁场时就受磁场力改变运动方向而汇聚或发散。
这和光通过玻璃透镜时因折射改变运动方向而汇聚或发散类似。
这种产生磁场的线圈因而就叫磁透镜。
光电是一家
无线电广播、电视的发射、接收，是发射台的振荡电流产生电磁波，这电磁波在接收器内产生电流而被接收。
这样，发射台的电荷（在振荡电流中的）是通过电磁波，或说是光子，对接收机的电荷发生的作用。
人眼看见物体是物体发的光对人眼内视网膜刺激的结果。
物体发光是物体原子内的电子能级发生变化发出的。
视网膜也是由原子组成的。
视网膜受刺激实际上是视网膜的原子内的电子受光的作用的表现。
因此由人看见物体这件事说明物体的电荷也是通过光子，或说电磁波对视网膜内的电荷发生作用的。
从这里，我们得知：通电光子，或说是电磁波，发生相互作用的电荷都是运动的。
现代理论说明：即使不运动的电荷，即静止的电荷之间的作用，包括同电相斥、异电相吸这样的作用也都是光子传递时产生的。
光子在两电荷间来回传递的吸引力或排斥力就表现为电场力。
一方面，光子和电磁波本是一个东西；另一方面，光子又是传递电荷间相互作用的媒介。
所以说，光和电是紧密联系而不可分割的，谁也离不开谁。
光电本是一家。
插到水里的筷子像是折断了
把筷子放进空杯子里，筷子仍然是直的；可我们如果往杯中加水，筷子被水淹没的部分与水上的部分看起来就不在一条直线上，筷子像是被折断了。
这是因为水的密度比空气大得多，于是，光从空气中进到水里时，在水和空气相交的地方发生了折射，光不再沿着原来的方向传播。所以，水下的光线自然不会与水上的光线成一条直线。
因此，筷子虽然没有断可看起来却像折断了一样。
全息照相
最初，我们利用透镜成像的原理，得到照片，这已经很不容易了，连紫禁城里的老佛爷都视为新奇的宝贝。
后来，采用多棱镜，在同一张照片上，可以同时摄出不同角度下的形象，这样，对一个人的印象也就不会是片面的了。
在出现激光以后，照相术有了划时代的进步，已发明出立体相片，从各个角度看过去，事物都活生生地呈现在你面前，这就是激光全息照相。
它的基本原理是这样的：由激光器输出的激光分成两路，一路照射物体，另一路照到一个反射镜上，两路光反射到同一个照相底片上，这两路光产生干涉，于是在照相底片上形成干涉条纹。当我们再次用激光照射具有干涉条纹的照片时，就可复现立体图像。
全息照相还有一个特点，即使相片损坏了，只要还残留一部分，依然可以由干涉纹的信息复现图像。
既然全息照相可以从各个侧面来看立体图像，那么能不能发明激光全息电影呢？让一个个连续的电影镜头也成为从各个侧面来看都是立体的，让屏幕中的人物走到观众面前，既虚又实，那不更好吗？其实这正是专家们要进一步研究的课题。
用照相机拍摄电影画面
如果想用照相机拍摄下电影某一个画面，关键是如何选择照相机的快门速度。
电影胶片并不是连续的，一般每秒钟放映24张画面，由于人的视觉暂留，才不会感觉有中断。因此，在用照相机拍摄电影画面时，必须选择合适的快门速度。不能太短，也不能太长。一般选择1/50秒（或1/60秒）。在这一瞬间，电影只放1～2个画面，能够被比较清晰地拍摄下来。
若选择1/1200秒，1/500秒，就有可能正好摄取了画面经过半格的位置，得不到完整的画面。如果选择1秒、2秒，必然把许多画面的内容重叠起来，造成画面模糊不清。
在可能的情况下，可以实践一下。
光学原理与幻灯机和电视机
在当今科技高速发展的时代，越来越先进的电教手段已被应用于课堂教学之中，大大地激发了同学们的学习兴趣，提高了课堂教学效果。
在电教装置中，幻灯机是应用得较早的一种，它的构造及其原理都很简单：镜头是一块凸透镜，后面有一个很亮的光源，在它们之间则装有插幻灯片的框子。
大家知道，幻灯机的用途是要幻灯片上的画面变成很大的实像，放映在远处的屏幕或墙面上，以供观赏。根据凸透镜的特性，画片若放在一倍焦距以内，在透镜另一侧的屏幕上不会成像，而像和画片处于透镜的同侧，此时是一个正立、放大的虚像，这是放大镜的工作状况；若把画片放在两倍焦距以外，则在屏幕上只能得到一个缩小、倒立的实像，这又恰是照相机工作时的倩影；只有当画片在一倍与两倍焦距之间时，才能在屏幕上出现一个倒立、放大的实像。因此，插幻灯片框子应放在一倍与两倍焦距之间。而此框的准确位置，则需根据屏幕的远近及其像的大小要求来确定。由于成的是倒立的实像，故幻灯片需倒着插入框中。这样，在屏幕上即可看到放大的清晰画面。
但幻灯机仍有着明显的不足：它无法显示一个动态的变化过程。于是人们又把摄录像机、电视机等设备应用于教学之中，使画面动了起来。
其工作原理主要是利用了人眼的视觉暂留特性。在人眼看某物的时候，如果此物突然被撤走，它在眼睛里留下的印象要隔几十分之一秒才会消失，电影和电视等就是利用了这一点。在放映电影时，一秒钟要变换24幅图像，并在每两幅图像间用遮光板把光挡住一下，这样就每秒钟发生48次亮度变化。与之相似，我国的电视每秒钟放送25幅图像，每幅图像分先后两次放送，这样亮度则每秒钟变化50次。由于人眼有视觉暂留特性，此时看到的画面就不像用幻灯机时那样是一张张单独的画面，而是一个连续的变化过程，因而使学生感到更生动有趣，同时有利于学生更好地理解事物的变化规律。
那么，电影片中的彩色图像又是怎么来的呢？
自然界的颜色，可以由红、绿、蓝三种合成，这叫做“三原色原理”。同样，任何一种彩色也可分为三原色。彩色电视就是用三原色原理来传送彩色图像的。
在彩色电视用的摄像机中，过去要用三个摄像管。彩色画面通过一个分光系统，被分成红、绿、蓝三个画面，通过三个摄像管把这三种画面都变成强弱不同的电信号，再由电视播送系统把这些信号播送给接收机。彩色电视接收机中用的是彩色显像管，在它的荧光屏上分布着很多很小的发光单位，每个小单位涂有三种荧光粉。电视接收机按收到信号的大小，射出三束强弱不同的电子束，各自打到与它们相对应的三种荧光粉的小点或小条上，这三种荧光粉可分别发出红、绿、蓝三种色光，把这三种色光重合起来，就可得到原来的彩色画面了。
在传送三个色光信号时，一般可分为同时制和顺序制两大类。同时制是把红、绿、蓝三个原色信号同时送给接收机；而顺序制则是按一定顺序轮流传送红、绿、蓝三个原色画面，只要使其传送速度足够快，观众看到的仍会是一个完整的彩色图像。
随着技术的改进，现在的摄像机已多采用单管摄像，但其所利用的最基本的原理仍是相同的。
八十年代以来，随着科学技术的飞速发展，计算机及媒体技术开始出现，它可用计算机处理多种形式的图像（包括图形、彩色或黑白静态图像、彩色或黑白视频动态图像、动画等）和多种形式的声响（包括语音、音乐、音响合成效果等）等多种媒体信息。多媒体技术涉及到认知学、心理学、人机工程学、人工智能、软件工程等诸多的学科理论，是一种很有前途的技术。
于是多媒体教学系统也开始出现，它可借助计算机多媒体技术，对教学内容进行设计、制作和展示，并且制作精美、图文并茂、有声有色、动静结合，且制作、提取和修改都很方便，因而这种教学系统将成为未来教学改革的一种新趋势。
汽车前面车灯的灯光是平行地射出来的
汽车灯的外壳，都做成像碗的形状，这种形状叫做抛物面。壳子的内壁，涂上了光亮的水银汽车的前灯是凹面镜，使灯光照在内壁上，能够很好地反射出去。而且灯泡装在这个抛物的焦点上。这样，灯泡发射出来的任何一条光线，照到内壁后再反射出去时，就都能互相平行地照射出去了。
倘若灯泡不安装在焦点上；或者抛物面做得不十分正确，光线就不能平行地照射出去。手电筒的光线不能平行直射，就是这个原因，因此，做探明灯和汽车灯的外表，都需要很精密的技术才行。
物质都具有热量
这儿有一个非常有趣而又奇妙的问题：冰块有热量吗？仔细想一想！答案应该是冰块有热量。冰块确实有热量，它的热量少于水的热量，所以我们觉得它冷。
一切物质都具有热量。有些物质具有的热量多，有些物质具有的热量少。
热量是怎样产生的呢？人类很早就思考着这个问题，古希腊的哲学家们曾提出过种种假设，但这些假设纯属幻想式的臆想。直到18世纪中叶，由于温度计的发明，推动了有关热现象学说的发展。虽然人们对热的产生提出了各种假设，但把它们归纳起来，可分为两种：
一种假设认为，热的本性是物体的原子或构成物体的微粒的一种看不到的运动。
另一种假设则认为，热是一种热素，它是一种特殊形式，没有重量的“物质”。热素若进入某物体，就会使物质变热。
由于蒸汽机的发明，能量守恒的转化定律的发现，人们对热的本质的认识也有了改变，科学家们认识到热就是一种运动，热量的分子的运动所产生的。而“热素说”被真理无情地推翻了。
分子总是在运动着，所以一切物质都具有热量，一个物体的冷热程度，取决于它的分子运动的剧烈程度。分子运动得越剧烈，物体就越热。
太阳为我们人类提供了大部分的热量。太阳使我们的地球变暖，它使许多作物和树木生长。人类要靠食物来维持生存，没有太阳，我们将无法生存。那么太阳的热量是怎样传给我们的呢？
原来热量在真空中是以辐射方式传递的。辐射不需要分子。太阳就是以这种方式把热量传递给我们。当太阳的热量传到地球时，一部分热量从地球表面弹回，就是反射回去了；一部分热量被空气、水和土地所接收，物质吸收了热能，就变热了。
我们还可以从燃料的燃烧中得到热量。煤、石油、天然气和木材是供我们燃烧的一部分燃料物质，但是如果没有太阳也不会产生这些燃料物质。
摩擦也能提供热量。火柴一擦就燃烧，就是由于摩擦生热点着磷头的。但由摩擦产生的热量有时候也是有害的。例如，摩擦所生的热可以损坏机器。
原子能够释放出非常巨大的热量。科学家们目前正在研究怎样利用这种热量。到将来的某一天，我们的住宅和工厂所需的热量可能有很大一部分来自原子。
总之，热是一种能，一种生活中离不开的能。
热传导
在寒冷的冬天，人们为了更好地生活、工作，在室内生火，提高室温。现代人把生火改为通以“暖气”，所谓暖气就是通过热水或热气把“热”送到室内。所以在北方的冬季，仅靠室内设置的暖气片，室内温度就可以达到20℃左右。近年发展起来的电热器，转便快捷、可移动，进一步提高人们的生活质量。
像暖气片这样，使热量从高温处传到低温处的现象叫热传递。热传递的方式有多种。
把金属汤勺放在汤里，过一会儿，拿勺把时，觉得勺把很热。
类似的现象在生活中很多，一般家用炊具中的勺、铲、钗等都有一个木柄或塑料柄，目的是防止烫手。
像汤勺把、炊具把、火筷子的另一端逐渐变热等现象，即热沿着物体从高温部分传到低温部分的传递方式叫传导。
热传递不仅在固体中进行，实验表明，在液体和气体中也能进行。
当你手中拿着烤得热热的红薯或其他很热的食物时，你会用嘴对着吹了又吹，等待食物变凉。
烧开水的时候，在壶的下方加热，而整壶水的温度都会升高。
这种靠液体或气体的流动来传递热量的方式叫对流。
房间里安置火炉、暖气片、电热器等后，靠空气的对流会使整个房间的温度升高。
你知道太阳的热是怎样传到地球的吗？太阳和地球之间没有像火筷子这样的固体接连，也没有液体和气体的对流（地球周围有气体，但绝大部分空间是真空），它靠什么传热呢？
经验告诉我，靠近高温物体（如火炉，电热器）和被太阳晒得很热的物体时，虽然没有接触到这些物体，但你仍会感到有热传递给你。这种热由温度高的物体沿直线直接向四周投射的传递方式叫辐射。
热传递的三种方式，有时是同时进行的，如前面提到的房间里生火或暖气装置，往往既存在对流，传导（靠空气），也存在辐射。
量热法
量热法是测量各种过程中所涉及的热量和热容量（例如，化学反应热、相变潜热等）的方法。实际测量中，大多数情况是测量系统吸收热量后温度的变化。常温下的测量用等温量热计或非等温量热计。测量温度不同的物体相互接触时吸收或放出的热量，用非等温量热计量出其温度变化的数值。常用的有水量热计和电量热计。测量相变潜热时用等温量热计。它在两相平衡的温度下工作，将吸收或放出的热量用其他物理量的变化来表征。常用的有冰量热计和蒸气量热计。近代低温物理的发展，使低温热容的测量也显得很重要，因为固体的德拜温度、电子比热及超导体的能隙都与热容有关。低温下热容的测量方法有绝热量热法（包括连续量热法、脉冲量热法和差分量热法），非绝热量热法（包括热驰豫方法、交流量热法和温度波法）。
热气球的神奇之处
千百年来，人类希望飞上蓝天，这个愿望终于在1783年，由于热气球的诞生而变成了现实。
在法国一个名叫昂诺内的小镇上，有兄弟俩，哥哥叫约瑟夫·蒙戈尔费埃，弟弟叫雅克·蒙戈尔费埃。1782年冬季的一个晚上，兄弟俩坐在壁炉旁烤火。一缕缕炉烟从火堆升起，悠悠地向空中飘去。望着这冉冉升起的炉烟，哥哥突然萌发了一个想法：要是有一个口袋把烟装进去，烟不也会使口袋升起来么！于是兄弟俩找来一块绸子，缝成一只口袋。他们把口袋的开口向下对着炉火，很快口袋被热气鼓起来了。他们用绳子把口袋开口系住，一放手，口袋真的升起来了，一直升到天花板上。
从此，蒙戈尔费埃兄弟就迷上了热气球。开始他们用纸来制作热气袋，而且越做越大，也越飞越高。
1783年11月21日这天，蒙戈尔费埃兄弟精心制作的热气球载着两位青年勇士，以1000米的高度横越巴黎上空，25分钟后在巴黎郊外顺利着陆。
空气具有这样一个特性：当它受了热以后，体积就会膨胀变轻，就会向上升；受了冷呢，就会收缩变重而向下沉。我们知道，比同体积空气轻的物体能上浮。同样，比同体积水轻的物体能够上升。这就是热气球上升的道理。
我们在灯展上看到的色彩斑斓的走马灯也是利用空气的这种特性来制作的。
走马灯往往是一只用半透明薄纸糊成的圆筒形的纸屏，表面画着彩色的图画，圆筒装在灯架子上一根可以转动的轴一上，圆筒底部漏空可以通风，顶上装有一只纸做的风车。圆筒的内部同普通的灯笼一样点着一支蜡烛，它的作用似乎只是照亮纸屏，使人们看到上面的图画。其实，它就是使这只走马灯转动的动力。
当蜡烛点燃后，圆筒形纸屏内部空气被烧热了，空气一热就上升，当上升的热空气经过顶上那只风车的时候，就同一股风经过它一样，会把它吹得转动起来。风车和纸屏连在一起，因此，纸屏也跟着转动起来了。圆筒形纸屏内部原有的空气向上跑掉了，外面的冷空气就立刻从下面补充进去。这样就有源源不断的热空气上升，去吹动那只风车，于是走马灯就可以不停地旋动，直到蜡烛熄灭为止。
现在我们应该明白了为什么烧水时水壶要放在火的上方，冷却物体时却要把冰放在物体上面的道理。冰箱的冷冻室要做在冷藏室的上方也是这个道理。
棉袄并不能给人带来温暖
冬天到了，人们纷纷穿上羽绒服、棉袄、皮袄来抵御寒风的侵袭。穿上这些服装后就会感觉到身上暖和多了。可是你千万不要认为是它们把热量传给了人体，所以才使人感到暖和，这是绝对错误的。因为它们不会向人体传递热量，更不会给人以温暖。我们知道，只有热源才会给人以温暖，像火炉、太阳等都是热源，而棉衣不是热源，所以不能给人以温暖。那么，人穿上它们又的确感到暖和，这又是什么原因呢？
自然界中许许多多的物体按传热本领来区分，可分为热的良导体和热的不良导体，而棉花、羽毛、皮革都属于热的不良导体，都是很难传热的物质，而且它们蓬蓬松松，依靠纤维间静止的空气层，不仅阻挡着外面的冷空气吹到人的身体上，而且还能阻止人体的热量向外散失，帮助我们保持人体的正常温度。夏天用棉被盖着冰棍，冰棍就不容易融化，就是由于棉被阻止了外面的热量传给冰棍。
所以，对于“棉袄能给人带来温暖吗”这个问题，正确的回答应是，它只会帮助我们自己给自己温暖。说得更恰当一点，就是我们给棉袄温暖，而不是反过来棉袄给我们温暖。
冬天下的雪其作用也和棉衣一样。因为积雪也是热的不良导体，也不易传热，这样就相当于给大地盖上了一层厚厚的棉被，农作物不仅不会冻死，反而还能保持大地的温暖，起到了保护农作物的作用，同时也为植物生长提供了充足的水分。有经验的老农有一句话说得好：“今冬麦盖三层被，来年枕着馒头睡”。
在我们的生活中，热的不良导体远不止上面提到的那些，空气也是热的不良导体。新棉花远比旧棉花的保温性好，就是由于新棉花蓬松，里面有更多空气的缘故。同样的道理，盖了一段时间的棉被，拿到阳光下晒一晒，再用棍敲打敲打，盖在身上就会觉得更暖和，这是由于盖久的棉被，被人的身体压结实了，压出了许多空气，经太阳一晒，使棉絮变松软了，棉花中又进入了静止的空气，使棉被的保暖作用又完全恢复了。由此，人们受到启发，给火车车厢安装两层玻璃窗，这样一来，两层玻璃窗中又多了一个可靠的保暖伙伴——空气。由于空气不易传热，用空气做隔层，就相当于给火车罩上了一件透光性好的大棉衣，车厢内就不会再受到外面冷空气的侵袭了。在我国的东北地区，房间的窗户也是使用双玻璃，它不仅能使房间冬暖，还能使房间夏凉，这其中的原因，读者想必已经明白了。
生活中热的不良导体很多，除金属外，大部分物体都属于热的不良导体，这些热的不良导体为人们的生活提供了许多方便，但同时也带来了一些麻烦。比如往玻璃杯中倒开水时，一不小心，玻璃杯就容易炸裂，而且越厚的杯子越容易裂。其原因是玻璃的各部分没有同时膨胀，玻璃杯内壁先受热膨胀，而玻璃是热的不良导体，内壁的热不易传到外壁，使整个杯子受热不均匀，造成内壁的玻璃拚命向外挤压外壁，这样玻璃杯就被挤破了。因此，要避免这种情况，就要让杯子均匀受热，有经验的人常先在杯中放一把金属匙，再倒入开水，这是为什么呢？原来当开水倒入玻璃杯后，会把一部分热分给热的良导体——金属匙，这样，开水的温度降低了，对杯子就不再有妨碍。至于继续倒进去的开水，对杯子已经不那么可怕了，因为此时杯子已经来得及把热由内壁传到外壁。
热胀冷缩与热缩冷胀
乒乓球瘪了，用开水烫烫瘪的地方就会鼓起来。这是由于乒乓球里的空气热后体积膨胀，把原来瘪的地方顶起来，乒乓球就修复好了。气体不仅有受热膨胀的特性，而且遇冷还会收缩呢，这就是平常人们所说的热胀冷缩。
自然界中许许多多的物体都具有热胀冷缩的性质，物体的这种性质给人们的生活带来了许多方便，也带来了一些麻烦。比如，往自行车的车把上套塑料袋时，先用热水烫一下塑料套，再往车把上套，由于热膨胀，就比较容易地将塑料套套上。过一会儿，塑料套遇冷收缩，就能紧紧地套在车把上了。而烧开水时，水壶里的水如果灌得太满，水受热后体积膨胀，会从壶里溢出。因此就要想办法防止热胀冷缩造成的危害。比如：夏天架电线时要架得松一些，以防止冬天电线遇冷收缩时断了；冬天铺设铁轨时，铁轨间要留有一定的空隙，也是为了防止夏天铁轨受热，膨胀使衔接处凸起来，容易发生火车出轨事故；为了使桥梁有膨胀和收缩的余地，同样在桥梁上设置伸缩缝，以便不会发生翘曲；夏天不要把自行车内胎的气打得太足，防止空气受热膨胀，使内胎爆裂，也是同样的道理。
在我们的生活中，物体热胀冷缩的例子数不胜数，但并不是所有物体都是热胀冷缩的。比如夏天我们为了快速冰镇一下啤酒，可以将啤酒放在冰箱冷冻室中，但如果时间太长，啤酒瓶就会炸裂。这除了由于玻璃瓶冷缩外，还因啤酒中的水结冰后体积膨胀所造成。这与烧水时水受热膨胀的情况恰好相反，如何解释这种现象呢？
自然界中有少数物质的脾气很古怪，它们不是热胀冷缩，而是热缩冷胀，也叫反常膨胀。4℃以下的水就具有这种非同寻常的特性。水在4℃时的密度最大，体积最小。温度逐渐下降时，它的体积反而在逐渐增大，结成0℃的冰时，它的体积不是缩小而是胀大，比原来大约要增大十分之一。
由于4℃的水密度最大，所以在北方寒冷的冬天里，河的表面结了厚厚的一层冰，但在冰层的下面，水温总保持在4℃左右，这为水中生物提供了生存的良好环境。
水的这种反常膨胀的特性可以为人们所利用，如别具风味的冻豆腐，就是使豆腐中的水结冰后，体积膨胀把豆腐中原来的小孔撑大，当冰融化后，水从一个一个的小孔中流出来，豆腐里就留下了无数个小孔，整块豆腐呈泡沫塑料状，这样，冻豆腐经过烹调后，小孔里盛满了汤汁，吃起来味道就非常鲜美。
我国劳动人民很早就知道并利用了水的这种反常膨胀特性来开采石料。寒冷的冬季，往石间缝中注上水，等水冻成冰后，由于体积膨胀，把石头撑得四分五裂，这样开采起来就既省力又能提高效率。
但是水的反常膨胀有时也给人们的生活带来了一些麻烦。比如在冬天，室外的自来水管常会由于管中的水结冰，而被撑裂；汽车司机在冬天的晚上收车后，常常把水箱里的水放掉，也是防止水箱冻裂。因此，北方的冬季特别要做好保暖防冻措施。
甩得掉的影子
成语“形影不离”是借用人和影子的关系来形容人与人之间关系的亲近、密切。确实，在太阳下、或是灯光下，人们的身旁总是紧随着一个黑黑的影子。当然不光人有影子。任何一个物体在光线的照射下，都会有一个影子，而且随着光源与物体位置的变化，物体影子的大小也在不断地变化着。影子是怎样形成的？为什么影子的大小会变化？能不能把影子甩掉？
要解释这些问题就要从光线的行踪来寻找答案。光在同一种均匀的物质中，是沿直线传播的。
如果在光的传播过程中遇到了障碍物，比如，遇到了一个人，光线只会直来直去，不会转个弯，绕过人走，这样光线就被人挡住了，光过不去，自然就黑了，因而被挡住的部分就形成了一个阴影，即影子。
另外，我们还会发现：同样是在阳光的照射下，人的影子早晚长一些，中午短一些，为什么影子的大小会变化？这是由于早晚太阳光是斜着照射在人的身上的，这样光线被人体挡住的面积大（从头到脚），因而形成的阴影大；而中午的时候，太阳光直射在人的头顶上，光线被挡住的面积小，故形成的阴影小。
在生活中，我们偶尔遇到日食、月食。其实日食、月食就是由影子造成的。我们知道，地球绕着太阳旋转，每365天转一周；月球绕着地球旋转，每27天转一周。既然它们都在不停地运动，月亮就有机会转到地球和太阳之间，当他们在一条直线上的时候，月亮影子就会落到地球上。这时如果你恰在本影（在影子的中心区域是全黑的，叫做本影）里，就完全看不到太阳，这便是日全食；如果你正在半影（在本影的周围，影子逐渐变淡，这个区域叫做半影）里，就只能看到太阳的一部分，这就叫日偏食。根据同样的道理，当地球转到了太阳和月亮之间，三个星球在一条直线上的时候，照向月亮的太阳光被地球挡住了，月亮就会变暗，这就叫月食。
在生活中，影子还可以帮助我们做许多事情。炎热的夏天，人们在马路上行走或骑车，多么需要树荫的蔽护，影子可以遮荫；利用影子还可以做游戏，晚上在灯光下，把你的手摆成各种各样的姿势，在墙上就映出了狗、河马、鸭等各种动物的形象，栩栩如生，非常有趣。
利用影子还可以测量距离或物体的高度。比如在月球上，最大的环形山的高度大约为7000米，这个数据最初是由著名的意大利物理学家伽里略测得的。当然在伽里略时代，他不可能登上月球测环形山的高度。他是在地球上通过天文望远镜，测出月亮上环形山影子的长度，又知道了太阳相对于地球和月亮的位置，通过计算得出了环形山的高度。
影子另一个妙用就是计时。古时候，人们没有钟表，是靠太阳光所形成的某个物体的影子来计时的。人们制造了利用影子计时的计时工具，这就是日晷。在世界各地，有各种各样的日晷。在北京故宫博物院几个大殿前还保留着我国古代的日晷，它是一个直径1至2米的圆盘，盘面朝南，与水平面夹一个角度，盘子的正中央直立着一根长针，盘的周围有许多刻度。当太阳照在这个日晷上，长针的影子就像钟表的指针一样指示时间。
对于不经常停电的地方，偶尔停一次电，可以使人们变换一种心境，点一支大红蜡烛，心情也和周围的景物一样变得柔和、恬静，可是对于1岁左右的幼儿来说，会不习惯这样的幽暗，特别是总跟着他的那个黑影子，着实搞得他有些害怕。如果你根据光的直线传播规律，在影子里再点上一支蜡烛，由于背景变亮，影子就淡多了。如果在影子的周围点上许许多多的蜡烛，影子就会最终消失。
在生活中需要消除影子的地方都是仿照上面讲的道理去做的。比如医生做手术的时候，影子的出现会妨碍医生的操作，为了消除手术中的影子，制成了“无影灯”。无影灯是由许多水银灯组成的。它们安装在一个巨大的圆盘形灯座上，各个水银灯从不同的角度照射，影子就消失了。这样看来影子是甩得掉的。
磨砂玻璃与透明玻璃区别
你见到过磨砂玻璃吗？它和透明玻璃有什么两样？只要用手去摸一下，就知道它有一面毛糙不平，所以它又叫毛玻璃。
毛玻璃与普通玻璃的区别就是：既可以透光，隔着它又看不清发光的东西。因此浴室、厕所等处的窗上装了毛玻璃，可使室内的光线充足，而室外的人却看不到室内的东西。另外，也可以把亮度较大的灯泡做成磨砂的，以便室内光线柔和光强处处一样，当我们注视灯泡时，由于看不到灯丝，就不至于耀眼。总之，在一些需要透光，但又不需要看到东西的地方均可用毛玻璃。
为什么毛玻璃会有这样的性质呢？原来光线穿进玻璃和穿出玻璃都要产生折射，如果玻璃的两个面都是平滑的，两次折射都很有规则，我们隔着玻璃就可以看到发光物体。而毛玻璃有一面不光滑，它使经过的光线无规则地散乱开来，所以隔着毛玻璃就看不见物体了。
如果毛玻璃毛糙面沾了一层水，水填进毛面上的低凹部分，使整个外表变成了光滑的水面，光线穿过它就折射得比较有规则了。这时候，毛玻璃就改变了半透明的状态，隔着它也可以看到发光的物体。所以浴室安装毛玻璃时应使光滑表面向里，毛糙面向外。不过光线穿过毛面和水的接触处，还存在着一部分不规则的折射，所以淋湿的玻璃并不能像普通玻璃一样透明。如果淋湿的是光滑的一面，不是毛糙的一面，那就根本没有变化，仍旧和原来一样半透明。
保鲜能手——电冰箱
炎热的夏季，闷热潮湿；不但让人汗流浃背，而且使食品瓜果很快变质，不易保存。可是，随着生活中不可缺少的食品存放用具——电冰箱和冰柜大量地进入家庭，千家万户就不用再为食物的贮藏发愁，也不用为买不到消暑的饮品而担心，因为冰箱和冰柜能轻而易举地电冰箱解决这些问题。
冰箱和冰柜是如何工作的？简单说来就是通过热交换的原理将冰箱冰柜内的循环空气降温，并始终保持在相对较低的温度上。这个功能则是依赖于安装在冰箱（柜）内的制冷系统来实现的。制冷系统主要是由压缩机、蒸发器、冷凝器、毛细管及制冷剂等组成，附属的部件还有温度传感器、电磁开关及风扇等。整个制冷系统的功能有些类似人类的循环、交换系统。压缩机就像冰箱的“心脏”，它主要负责将气体制冷剂压缩成液态，通过毛细管送到蒸发器。而冷凝器就像冰箱的“肺部”，在此高温液态的制冷剂将热散发变成低温液态制冷剂。蒸发器则像冰箱的“交换场所”，它提供了制冷剂与热空气充分按触的条件，使制冷剂由液态变成气态并带走大量的热。毛细管有些类似冰箱的“血管”，主要负责制冷剂的传送。而冰箱的“血液”则是一种称为二氟二氯甲烷的有机化合物（俗称氟利昂），它在常温常压下为气体，受到高压时变成液态并释放大量热，当其汽化时又能吸收大量热。就在氟利昂的气态和液态的不断转换中，冰箱（柜）中的热量被移到外面，而里面就是冰冷的清凉世界了。
冰箱靠近蒸发器的部分降温快，温度较低，但远离部分温度较高。故在结构上常分为两个相隔离的空间，靠近蒸发器的叫冷冻室，远离的则叫冷藏室。两个室各有自己的门，所以通常称为“双开门”冰箱。冷冻室温度常能降至-12～-18℃（用星级表示就是3～4星级），适合贮藏各种肉类及速冻食品；冷藏室最佳温度是4～10℃，适合存放新鲜蔬菜、瓜果、禽蛋和饮料等。冰柜则只有冷冻功能。
伴随着冰箱的大量使用而来的问题之一是卫生问题。很多青少年都存在着这样一种误解，认为冰箱温度低，食品就不容易变质了。故经常生食或食用不经彻底加热的冰箱保存食品，结果患了上吐下泻和腹痛疾病。其实冰箱保存食物仅仅是延缓了食物变质的时间，因为低温只能降低细菌和霉菌的活动和繁殖力，并不能杀灭它们。更有甚者，专门有一种致病菌就喜欢在低温下生活，这种病菌如果污染了食物，人食用后自然就会发病。另外，冰箱内的食品相互串味与细菌繁殖也有关系，故冰箱冷藏保存的食物最好不要超过一周，冷冻保存不超过3～6个月，而且要用食品袋包装好分别存放，定期清洗冰箱下层的污水盘也很重要。冰箱带来的另一个问题是噪音。每当夜深人静时，冰箱发出的“嗡嗡”声，经常使人无法休息。所以，如何选择按放位置也大有学问。通常是放在远离卧室的地方，而且四个支撑脚下最好不要垫东西，地面要平坦，上述措施都有利于减少振动和噪音。
从冲洗照片到复印机的应用
谁都知道的照片是通过复印技术冲洗出来的。在暗室中，摄影人员把已冲洗好的胶片覆盖在涂有一层银盐感光材料的相纸上，然后利用灯光使相纸“感光”，也就是让光照使相纸透光处的银盐发生光化学反应而还原，不透光处的银盐不发生反应，于是得到与胶片画面相一致的图像。随后将相纸放入显影复印机工作原理示意图液和定影液中，一张层次分明、色彩鲜艳的照片就呈现在眼前了。
现在再介绍另一类复印技术，它就是当今现代化办公室中不可缺少的得力帮手——复印机。
复印机是一个大家族，它们有很多种类。最有代表性的是静电复印机。静电复印机的工作原理与洗像过程相似，分为充电、曝光、显影、转印等步骤，不过比洗像要复杂些。而且，复印成像（图文）的载体不是相纸，而是普通的白纸，这一点和洗像也是截然不同的。
复印机里的主要部件是涂有一层硒半导体的鼓状光导体（硒鼓），它的特点是具有光敏特性。在黑暗状态下，它很容易被外加高压电场充电而带上静电荷，在光照下又能把所带的电荷释放。这种特点我们称之为半导体的“光电导效应”。因为硒是P型半导体，所以一般硒鼓表层所带的是正电荷。这层正电荷有些类似于相纸的感光材料，“充电”正是给硒鼓“刷”上一层“感光材料”的过程。接下来将原稿的图文影像置于光线照射下，并投射到硒鼓上，使其在光照处电荷释放，暗处电荷保存，从而留下与原稿一致的静电潜像，这个过程称为“曝光”。因为静电潜像是不可见的，那么把不可见的潜像变成可见的影像过程就是“显影”。在这个过程中，需要用到与潜像电荷极性相反的带电色粉去吸附，同时让带电荷的白纸经过硒鼓，色粉就附在白纸上。最后为了使图像清晰和牢固，还要经高温烘烤或红外线照射，完成“定影”过程，整个复印过程才告结束。但在实际复印过程中，上述几个过程是自动连续完成的，所需时间不过数秒钟而已。
谈到复印技术的历史与发展，我国可算得上是世界上最早使用复印技术的国家了。古人们早就知道利用石碑、石版做模子，刻上字迹，然后覆盖上纸或布，均匀地涂上颜料，字就能清晰地印下来，我们把这种复印法称“拓”。另外，今天的图章和印记的使用，以及少年儿童利用白纸铅笔涂抹而获得自己喜爱的剪纸的方法与“拓”法也有异曲同工之处。但现代复印技术的发明人还得算美国的物理学家C·F·卡尔逊，他在O。克奈的帮助下，曾于1938年进行了复印的实验并一举获得成功。他在暗室中用一块手帕与涂有硫磺的锌板摩擦，使其带电，然后将透明纸原稿覆盖在锌板上，用白炽灯照射数秒钟，以形成静电潜像；最后用有色粉末进行显影，以重现与原稿相同的图象。这是世界上对静电复印的首次尝试，在1942年获得了美国专利。根据这项发明，两年后，世界上的第一台静电复印机诞生了。后来经过多少年不断摸索和改进，复印机的性能越来越完善和先进，B。冈拉克在这方面功不可没。经他的革新发明后，现在的复印机具有以下特点：它能连续复印，使最初的4分钟印一张到今天的每分钟印120～150张。其次是提高了复制品的清晰度。再就是机器更简单化和小型化，且具按比例放大、缩小的功能，大大地满足了用户的不同要求。特别是近年来推出的彩色复印机，能复印出色彩绚丽逼真的彩色画面，更是令人惊叹不已。
复印机的问世，推进了实现办公现代化的步伐，并节约了大量的人力和时间。过去，从起草一份文件到打印成多份副本，需要许多天才能完成，而且大量单调重复的劳动容易出错。有了复印机，则在几个小时内就可完成，而且成本低、质量好，深受商业、教育、科研、管理、金融等业的欢迎。正因为复印机有这样多的优点，它的应用范围还在不断地扩大。例如，可以用作胶印机的制板机与计算机联用，经计算机加工过的资料可高速度、高质量地得到复制；也可以作为计算机的终端输出设备等。更有诱惑力的是把复印机和远距离通讯设备，如电话、微波传输机等相联就能实现远距离数据资料传送，其速度远超过航空信件和电报，使我们生活的世界一下变得狭小了，而且让更多的“经理”、“职员”在家里也能办公。这是多么巨大的变化啊！
暖气片和空调机安装的位置
夏天，住在装有空调设备的房间里，无论外面多么炎热，屋里凉风习习，使人感到很舒适；冬天，住在装有暖气设备的房里，哪怕外面是冰天雪地，北风呼啸，屋里却是一派春天的景象，鲜花照样开放，人们也感到温暖如春，这些都要归功于空调和暖气。有了它们，使人们的生活更加舒服，但只要稍加注意便可以发现，无论哪个房间，暖气设备一定是安装在窗户的下方，而空调机一定是安装在窗户的上方，没有反过来安装的。这是为什么呢？是为了美观，还是另有原因呢？
我们知道，空气是不善于传热的，它是热的不良导体。那么，暖气片是如何把房间里的空气烘暖的？空调机又是如何把房间里的空气变凉的呢？
空气是可以流动的。由于气体热胀冷缩，因此室内空气在高温时比低温时的密度小。比较热（亦即比较稀疏）的气体浮上来，与此同时，比较冷（亦即比较稠密）的气体沉下去。靠近暖气片的空气先受热膨胀，体积变大，密度变小，相比之下，离暖气片稍远一些的空气密度大一些，轻的热空气就向上升，重的冷空气就向下降，这样冷空气不断地被加热变为热空气上升，热空气上升后慢慢又变成冷空气下降，在热暖气片的上方，有一股连续不断地上升的暖空气流，冷热空气就这样不断地循环流动，使房间里的空气形成对流。在对流过程中，整个房间里的空气都慢慢地热起来，室内也就变暖和了。
同样的道理，空调机周围的热空气遇冷先下降，下面的热空气上升后又被变为冷空气下降，室内的冷热空气不断地循环流动，室内就变得凉爽了。由于热空气只有不断地上升，而冷空气也只有不断地下降，才能使室内的空气形成对流，因此，这就要求暖气设备要安装在窗户的下方，空调设备要安装在窗户的上方，只有选好合适的位置安装暖气和空调，才能使室温均衡，人们才能感到冬暖夏凉。如果把两者的位置对调一下，那么房间里加热或致冷的效果会差多了。
生活中利用对流的方式来传递热量的现象随处可见。粮食仓库都装有天窗和地窗，这样做的目的是使仓库内的热空气上升后从天窗排出去，外面的冷空气从地窗进来，这种冷热空气的对流，周而复始地循环不息，所以仓库内能保持衡温，以免粮食受热生虫或发霉变质。
我们家中所用的电冰箱也是应用对流的一个好例子。与冰箱的冷却管相接触的空气，因温度下降而收缩，这部分较冷和较稠密的空气沉下去，并为较热和较轻的空气所替换。冷却管是配置在靠近冰箱的顶部。如果把冷却管装置在靠近电冰箱的底部，读者可以想一想会发生怎样的情况呢？
如果大气中有烟尘的微粒，那么我们便可通过这些小尘埃看到空气的流动情况。在营火中或靠近烤肉架的地方，空气流的流线可以通过升起的烟尘来观察到。最后空气冷却下来以后，你还可以看到，升起来的烟尘又落回到地面上来。
除气体外，液体也具有可流动性，因此液体也会发生对流。烧开水就是利用了水的对流。尽管水是热的不良导体，但是只要在水壶的下方加热，就可以使水上下循环流动，形成对流，逐渐使冷水变为热水直至变为沸水。
“赴汤蹈火”之谜
成语“火中取栗”源于这样一个传说：狡猾的狐狸，骗猴子为它取出火中的栗子。结果猴子不但没有取出栗子，反而把脚上的毛烧掉了。这则故事也说明，人们都认为：直接用手从火中取出东西是一件不可能的事。
然而，发生在人们生活中的某些现象，却要比“火中取栗”惊险得多。有消息报导，早些时候，在国外狂欢节的余兴节目中，有些大胆的表演者当场将一个潮湿的手指伸进熔化了的铅液中，尽管他以极快的速度将手从熔铅中缩回，但是也使得周围的观众心惊肉跳，目瞪口呆。更有甚者，一些大胆的表演者，竟然赤着脚在一大堆烧红的木炭上，或者在凝固了的高温熔岩上行走。据说在一本《基尼斯丛书：世界纪录》上，描述了有人在650℃燃烧着的一长堆木炭上步行了约7.5米的事迹。当你听到这种传说时，一定会感到惊奇，并且认定这样的游戏是在“变魔术”，表演者的脚底上可能事先已经抹上了一种高级的绝热防护剂吧！
实际上这是一种物理现象，可以这样解释：当一个潮湿的手指迅速插入高温熔液中时，手指头上的水突然受热汽化，在手指周围形成一个很薄的蒸气层。气体是热的不良导体，在一段短暂的时间内，它可以起到绝热防护作用。不过，潮湿的手指头伸进熔化的铅液后，得赶快缩回来，因为时间一长，蒸气层消失，防护作用失效，后果就不堪设想了。同学们不要去做这种冒险的尝试。
关于“蹈火”的表演，最关键的是表演者脚底上要有足够的汗水。当脚底上的某些部位与炭火接触时，由于汗水的迅速汽化，脚底和木炭之间形成的蒸气膜起到了瞬时保护作用，步与步之间流出的汗水又补充了部分水分。如果脚底上沾满了厚厚的煤炭或者长着硬茧，也许还能多走上几步。如果跑步，反而会使双脚踩进炭火而使保护层失效。
热传递是通过传导、对流和辐射3种途径进行的。上述两种惊险的表演主要是利用了气体是热的不良导体的这一特性，免除了人体被烫伤的危险。热传递的特性已广泛地应用于生产实践中，保温瓶就是一个突出的例子。在生产中，有时为了让工人能够在温度较高的环境之下，连续工作比较长的时间，安全地维修机器设备，特制了一套厚厚的石棉衣服，再在外面喷涂一层光亮的铝膜。工人穿了这种衣服就能在高温环境下工作一段较长的时间，“火中取栗”也是可能的事了。
三种热传递方式
一般情况下，势量的传递方式有3种：传导、对流和辐射。
让我们先看看热传导。
热传导在日常生活中经常用到：炒菜做饭的时候，火焰的热是用热传导方式传给锅的；温度计测量温度时也用热传导，即温度计的玻璃泡的表面跟被测量的物体接触后，把待测物体的热传导到玻璃泡内部，使里面液柱的高度发生变化，显示温度值。
但是，不同的物体传导热的效果不同。科学家通过大量的实验和研究发现，固体中的金属是热的良导体，其中银和铜的热传导本领最强；其他的固体大都性能较差，如石头、陶瓷、玻璃、木头、皮革、棉花等。
人们把善于传导热的物体叫做热的良导体，把不善于传导热的物体叫做热的不良导体。我们平时用来做饭、烧菜的锅都是用热的良导体制成的，烧得快。冬季穿的棉衣、毛衣、羽绒服和皮衣等，都是用热的不良导体制成的，可以保存身体发出的热量，达到保暖的目的。
对流是液体或气体被加热后热传递的又一种方式。
我们都有这样的经验，用太阳能热水器洗澡，必须注意调节冷、热水两个阀门，调到一定程度，水温就适中了，洗起来十分舒服。为什么冷、热两个水管的水，从喷头出来后不冷不烫呢？原来有一个对流的过程，热量在管内自由传递，最终达到均衡。
如果有条件的话，可以做一个简单的实验来验证这个道理。
在盛水的烧杯或试管里，放入一些纤维粉末，然后把烧杯或试管放在酒精灯上加热。过一会儿，可以看到有一些粉末向上飘起，另一些粉末却向下沉降，上升的粉末和下降的粉末相对运动着。加热的时间越长，粉末的这种上下相对运动越快。水烧开后，这种运动更加剧烈。
纤维粉末本身在水中是不会运动的，实验的显示告诉我们，水被加热的时候会发生相对运动，水带动粉末上下翻腾。
因为在加热的过程中，烧杯或试管下部的水首先受热，体积膨胀变轻，向上浮起；而上部的水没有受热，比下部受热的水重，就向下沉降。这样不断地上下运动，全部水就逐渐地热起来，直到沸腾。
空气是热的不良导体，它的热传递方式也是对流。
例如，当你分别用手在火炉上方和炉门处试一试，就会感到，炉口有一肌热气往上冒，而炉门处却有一股冷气吹入。这是因为炉膛内和炉口附近的空气，受热膨胀上升，周围的冷空气就从炉门进入炉子来补充。
人们掌握了这个原理，冬季把会把炉子放在屋里，利用暖气片、电热油灯、取暖器等取暖设备，使屋内的空气不断对流，最终使整个房子变热。
还有利用空气不善传导热的特点来保温、保暖的。如保温瓶胆、保温杯，就是把两层玻璃或玻璃与外壳之间空气抽掉，使空气对流性能减弱，增强保温性能。火车上的双层玻璃窗，冬天放下来，车厢里的热不容易散出去，就暖和了。
我们在房间里放一个电取暖器，身体向着火的一面就感觉到热，时间长了甚至觉得灼热。为什么只有向火的一面才感到热呢？原来是由于热辐射。
所谓热辐射，就是热量从热源沿直线直接向四周发射出去。太阳和地球之间的热传递方式就是靠辐射进行的。
热辐射有什么特点呢？它是以热源为中心向四周发出的。在跟热源距离相等的圆周位置上，辐射的强度相同，辐射的强度跟离开热源的距离有关。也就是说，离热源越远，辐射越弱；离热源越近，辐射越强。太阳光辐射散热，空气对流导热，人在与雪地接触的过程中会进行热传导，三种热传递方式时刻都在进行着热辐射是直线前进的，一般穿不过不透明的障碍物。
同时，热的辐射还与颜色的深浅相关。颜色越深，吸收或散发辐射热的能力越强；颜色越浅，吸收或散发辐射热的本领越弱。正因为如此，人们夏季喜欢穿浅色衣服，冬季喜欢穿深色衣服。
冬天池塘里的水下面比上面热
给洗澡水加热。温度一上升，水就开始膨胀、变轻，热水渐渐向上面集中。洗澡前，要好好搅动一下澡盆里的水，因为上面的水热，下面的水凉。
但是，在冬天的池塘里，情况就大不相同了。我们这样说，是因为水有一种罕见的特性，即当水温在4℃的时候，其重量比任何温度的水都要重。由于水有这种特性，所以，当池塘的水面温度因寒冷下降到4℃的时候，这层水就向下沉去。又因为4℃以下的水虽然更凉，但重量却比4℃的水轻，所以，这些水向上升，于是池塘的水面逐渐结上了一层冰。
然而，冰的传热功能欠佳，这样就使得池塘底部的水温不降到4℃以下。由于上述各种原因，除去特别浅的水池外，池塘里的水不会全部都结成冰。
对着镜面哈气
对着镜面哈气，镜面所以会模糊，是因为哈气中的水蒸气凝结成小水珠，附着在镜面上的缘故。冬天的早晨，我们呼出的气会变成白色气流也是同一原因。
镜面被哈过气后，其温度也会有少许上升。此时如将镜面擦干，再次对着它哈气，镜面也不会像第一次那么模糊了。也就是说，镜面温度一旦上升，哈气中的水蒸气所凝结的小水珠就大大减少了。我们夏天呼出的气与冬天呼出的气所以不同，也是这一道理。
另外，在擦镜子时，无论是用手还是用布去擦，都会由于摩擦而使镜面的温度上升。
电冰箱制冷原理
一般的电冰箱都使用氟利昂等液态冷却剂。这种气体循环时，一经电冰箱压缩机压缩，很容易变成液体。如果把这种液体马上放到低压处，它又立即还原成气体而膨胀起来，这时，它便从周围吸走大量的热量。这就是电冰箱的制冷。接下去，气体再由压缩机压缩成液体，如此循环往复，电冰箱就能不断地制冷了。
气体冷藏柜中没有这种压缩机，它是让容易吸收气体的液体和制冷用的气体一起循环，液体吸收气体而变热后，溶解在液体中的气体又分离出来，再把这种气体立即排进膨胀室，它就会吸收周围的热量。
完成任务后的气体再被冷却的吸收液吸收，如此往复下去，冷藏柜就能不断制冷了。气体冷藏柜就是利用气体的温度受热、反过来制冷的原理制成的。
水和油的冻结有何不同
大多数物质都是热胀冷缩。油也是这样，温度越低，体积越小，密度就越大，因而相对密度也就增大。因此，冷的油就往下沉，并逐渐冻结，所以油是先从下面冻起的。
水却不同。水在4℃时体积最小，相对密度最大。可是当水温降到0℃以下时，体积反而会膨胀，密度和相对密度都会变小，自然要向上浮。这样，上面的水就会先结冰。
热水会使玻璃杯炸裂
玻璃杯炸裂的原因是因为膨胀。杯里一倒入热水，杯子内壁就受热急剧膨胀，但杯外壁却还是保持原样，内层玻璃突然向外大力挤压，杯子就破裂了。
如果事先让杯子内外侧同时受热，然后再倒入热水，杯子内外膨胀的程度相差不那么大，就不会炸裂了。
不过，如果玻璃杯很薄，即使倒入热水，热也会很快传到外侧，这样内外同时膨胀，杯子也就不易破裂。另外，所谓的硬质玻璃和耐热玻璃，是因为膨胀的比例小才不易炸裂。
最节省煤气的方法
妈妈让丢丢用脸盆温点儿水洗脸，可是丢丢偷懒，只用暖水瓶里的水对上凉水就洗脸了。妈妈很不高兴，说这样费煤气。你说丢丢的妈妈说得有道理吗？
我们用一个实例来计算一下：
假如丢丢最后配好的水是5千克、50℃，他用的暖瓶中100℃的开水为m千克，用20℃的凉水必然是（5-m）千克。由Q吸=Q放有：
c×m×（100-50）=c×（5-m）×（50-20）
得：m=1.875千克
要把1.875千克的水从凉水情况（20℃）加热到100℃的开水，所需的热量为：
Q=c×m×（t2-t1）
Q=4.18×1.875×（100-50）
∴Q=627焦耳
对于第二种情况，即直接使20℃的5千克的凉水升高到50℃，所需热量为：
Q′=4.18×5×（50-20）=627焦耳
由此说明，这两种情况所需的热量是一样的。也就是说，如果没有热量损失的话，要制备一定温度、一定质量的温水，不管哪一种办法，所需供给的热量是相等的，这符合能量守恒定律。
但是从实际生活出发，情况就有些不同。一般把水煮沸，往往并不是刚刚加温到100℃，而且存在物态的变化，因此实际上还要多供给一部分汽化热。等100℃的开水灌进暖瓶里以后，由于暖瓶的保温多少都有些损失，实际用的时候温度到不了100℃，而只有80℃左右。由于这两个原因，所以采用两种不同温度的水相混的办法，需要的热水会超过1.875千克，这就表明必须多费煤气提供更多的热量才行。看来，丢丢的妈妈还是有实践经验的。
在冰里加盐会使温度降低
冰和盐，在融化时，都会从周围吸取热量，也就是说，正是它们的这种吸热作用才使温度下降的。
为了使冰融化，就必须要有热量，而冰在融化时，又不断地吸取周围的热量。因此，在冰的旁边，人们会感到凉意。
还有，此时如把食盐加入由冰融解而来的水中，会使温度降得更低，因为盐在融化时也要吸收周围的热。
除盐之外，还有许多物质具有这样的吸热性质，如海波（用于洗相片的药品），其吸热作用特别强。当然，各种物质的吸热作用是不同的。
如果把冰和盐按3：1的比例混和在一起，就成为所说的冷冻剂，它可以使温度降至-21.3℃。
铁环受热后向外侧膨胀
确实，铁环受热之后会向外膨胀，而不会向空心的内侧膨胀。在这里先不考虑铁环，而看一看实心的铁吧。
实心的铁受热后当然会膨胀。这时相当于铁环空心部分的铁会怎样呢？
即使是空心的铁环，如果只考虑其空心的外侧，那么它也会与实心铁一样，应该是向外侧膨胀。
还有，如果把铁环和与铁环空心一样大小的铁一起加热，那么它们的膨胀率是一样的。
人们已巧妙地利用了这一特征，如安装电车车轮时，首先加热外轮，使其空径扩大，然后再把轮套在内车轮上迅速冷却，最后安上坚固的钢圈。
火柴也能在黑板上划燃
当火柴头与火柴盒上的摩擦面相摩擦时，由于双方都很粗涩，会产生出很多摩擦热。这时摩擦面上所含的磷首先被点燃，所产生的热量又会使火柴头上的硫和氢氧化钾分解发出氧，从而点燃火柴棍。
就是说，第一次点火是由火柴盒摩擦面上的红磷引起的，第二次点火是由火柴头产生的氧与燃料（硫）的作用而发生的。
当然，即使不用火柴盒上的摩擦面，而用火柴头在黑板或放在桌面的报纸上猛烈摩擦，当产生大量的摩擦热时，也可以直接引起第二次点火，从而点燃火柴。
这是摩擦产生的高温使氢氧化钾分解出氧，同时使硫的温度达到燃点以上，从而使火柴燃烧起来。也就是说，物体燃烧的三个条件都齐备了，火柴也就点着了。这三个条件是氧、燃点（高温）和燃料。
但是不用火柴盒划火柴时，要有些技术上的窍门。