光的透射、吸收和反射

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介紹

光線以一定的入射角照射到表面時，會發生反射、透射或吸收。光線是唯一能夠反射、透射和吸收，同時為人眼可見的電磁輻射。吸收、透射和反射的過程受能夠即時觸發這些現象的中性頻率的影響。

光的吸收

光的吸收定義

光的吸收過程發生在光線照射到表面後轉化為能量的時候。當電子吸收能量時，它們會變得激發，並開始移動到遠離原子核的更高能級。電子的能級會迅速下降，因為它們不喜歡長時間處於激發狀態。

圖1：光的吸收

吸收過程發生後，會觸發能量包的釋放，該能量包後來被稱為光線中存在的“光子”。吸收過程遵循光譜學方法，用於即時研究光的吸收模式。

光的吸收原因

光的吸收主要取決於光中原子趨於振動的頻率。當光波撞擊表面時，原子的電子開始振動。在振動過程中，電子與其相鄰原子之間的相互作用最終轉化為熱能，從而觸發光的吸收過程 (Filipescu, 2021)。簡單來說，當光的頻率與電子及其相鄰原子的振動頻率匹配時，光的吸收過程就會發生。不同的分子和原子具有不同的固有振動頻率，最終有助於選擇性地吸收不同頻率的光。

光的透射

當光線照射到半透明的透明物體上，光線能夠穿透材料並穿過物體時，就會發生光的透射現象。由於光以波的形式傳播，當它即時反射和吸收時，人眼可見。

圖2：光的透射

透射過程發生在光波穿過能夠吸收光的材料時。透射過程取決於材料的透射率，透射率與光線從一側移動到另一側的現象成正比 (Light-measurement, 2022)。簡單來說，當光線穿過某些半透明或透明物體併發生折射時，就會發生光的透射過程。

光的反射

反射的定義

當光線照射到某個表面並從該表面反彈回來時，就會發生反射過程。根據光的原理，當光線照射到光滑表面時，入射角和反射角相等。

圖3：光的反射

此外，入射光線、法線和反射光線位於同一平面上。簡單來說，當光線首先撞擊到的表面物體反彈回來時，就會發生光的反射現象。

反射的型別

規則反射：規則反射是一種當光線照射到光滑表面並均勻反射時發生的反射型別。在這種型別的反射中，影像更清晰，人眼可以清晰地看到。規則反射形成的影像不能收集在螢幕上，因為它們總是虛像 (Takahashi *et al.*, 2021)。由於光線從光滑表面反彈時會朝特定方向反射，因此規則反射也稱為鏡面反射。

圖4：規則反射和漫反射

漫反射：當光線照射到粗糙表面並以散射的方式反射時，就會發生漫反射。在這種情況下，光的波長和平行入射光線會以不同的方向漫反射或不規則反射。這種型別的反射使人眼能夠從不同的位置看到被照亮的表面 (Light-measurement, 2022)。由於從粗糙表面反彈和光線擴散，這種型別的反射通常被稱為漫反射。

結論

當光線在不同情況下照射到表面時，光的吸收、透射和反射就會發生。吸收過程取決於原子核、電子和振動水平。透射取決於光線照射到的物體的透明度。反射發生在即時入射角等於反射角時。

常見問題

Q1. 光線能夠即時透過物質嗎？

A1. 光是唯一能夠穿過真空和物質的電磁波。因此，可以說光能夠即時穿過物質。

Q2. 光的吸收最取決於哪個因素？

A2. 光的電磁頻率和物體的原子性質會影響光的即時吸收。這兩個因素彼此成正比，最終會影響光的即時吸收。

Q3. 光的反射在人類日常生活中為什麼重要？

A3. 光的反射使人眼能夠觀察到一切並清晰地看到它們。當光線從表面反彈時，它會均勻或漫射地分佈光線，使人眼能夠看到一切。