复合光是什么？它和单色光有什么本质区别？

这是一个在物理学和光学中非常基础且重要的概念。

核心定义

复合光 指的是由多种不同颜色（或不同波长）的单色光混合而成的光。

你肉眼看到的大部分“白光”，比如太阳光、白炽灯发出的光,都属于复合光。

核心原理：色散

要理解复合光，就必须理解它的反面——单色光。

• 单色光：指只包含一种颜色（或者说一个狭窄波长范围）的光，例如激光、霓虹灯发出的特定颜色的光。
• 复合光：由无数种单色光“打包”在一起形成的。

复合光之所以能被分解成不同的颜色，是因为一个叫做色散 的物理现象。

色散的原理： 当一束复合光（如白光）穿过一个介质（比如三棱镜）时，不同颜色的光会以不同的角度发生折射，这是因为介质的折射率会随着光的波长（颜色）而变化,通常情况下：

• 波长越短的光（如紫光、蓝光）折射率越大,偏折得越厉害。
• 波长越长的光（如红光、橙光）折射率越小,偏折得越小。

生活中的例子： 最经典的例子就是彩虹。

1. 太阳光（复合光）照射到空气中悬浮的小水滴上。
2. 每个小水滴就像一个微小的三棱镜。
3. 太阳光进入水滴后发生色散，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等不同颜色的光。
4. 这些被分解后的光从水滴中射出,就形成了我们看到的七色彩虹。

与单色光的对比

为了更好地理解,我们可以用一个表格来对比复合光和单色光：

应用实例

理解复合光和色散的原理在现实生活中有很多应用：

1. 光谱分析：

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 原理：将物质发出的光通过棱镜或光栅分解成光谱。
   • 应用：每种化学元素都有其独特的“光谱指纹”（即特定的亮线或暗线），通过分析星光或物质发光的光谱，科学家可以确定该物质的化学成分,这是天文学和化学研究中非常重要的技术。

2. 摄影和摄像：

   • 原理：相机镜头需要尽可能好地校正色差，否则拍摄出来的物体边缘可能会出现彩色 fringe（色边）,这是因为不同颜色的光没有聚焦在同一个点上。
   • 应用：高质量的镜头会采用特殊的光学镜片组合来消除色散,保证成像的清晰度和色彩准确性。

3. 光学仪器：

   • 原理：望远镜、显微镜等精密光学仪器都需要避免色散带来的成像模糊。
   • 应用：使用由不同玻璃材料制成的复合透镜（如消色差透镜）来抵消色散效应,从而获得更清晰的图像。

4. 艺术和设计：

   • 原理：画家调色时，将不同颜色的颜料混合，得到的颜色就是一种“减法混合”，其原理与光的“加法混合”不同,但也与我们对复合光的感知有关。
   • 应用：舞台灯光、彩色显示器等利用红、绿、蓝三种基本颜色的光按不同比例混合,来复合成我们看到的千变万化的色彩。

• 复合光就是“混合光”,由多种单色光组成。
• 太阳光是最典型的复合光,看起来是白色的。
• 色散是分解复合光的关键现象,利用棱镜或光栅可以实现。
• 理解复合光是理解色彩、光谱分析、光学仪器等许多领域的基础。