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与光相关的高考作文题

已有 2916 次阅读 2015-6-11 15:15 |系统分类:科普集锦

今年安徽省的作文题目是提出一个表象与实质关系的设问,希望学生能够掌握通过表象看到实质的思维方法对具体展开拓展讨论。这里的一个可能的误判就是对于颜色产生的原理的误解。如果一位高中生不能够对大自然丰富多彩的色彩来源完全了解,也应该能够由题目所给内容,通过简单逻辑上判断,衍生出要讨论的内容。大多数考生具有这样的能力,而对于真正了解颜色的来源,从理论上认识清楚蝴蝶色彩的来源可能还需要经过高中后的进一步学习。

通常看到的色彩,是与物质的结构紧密相关的,是太阳光或其它光源与物质各层次结构相互作用表现出来的一种电磁性质。举例来说,看到颜色,可能存在三种来源:反射,透射和发射。前两种与物质的吸收结构有关系。例如物质吸收蓝光,从透射角度看就可以看到红光。如果物质中含有反射红光颗粒,也可以从正面看到红色。而反射颗粒也是与颗粒尺寸和化学结构(介电常数)相关。而发射多是物质中含有一种荧光物质,能够吸收其它波长的光,发射出所看到的光。

有别于通常所说的物质结构(化学结构和凝聚态结构),蝴蝶翅膀结构是一种称之为光子晶体的结构,我们看到的色彩是蝴蝶翅膀的准二维光子晶体结构与太阳光相互作用的结果。光子晶体是介电常数的有序,光与它相互作用后,会按照已知的物理规律有选择地将光进行传播和控制,常称为光的驾驭。详细讨论已超出一篇短文篇幅,有兴趣者可以参见相关的参考文献[1]

通过电镜能够看颜色,主要依据就是光子晶体的结构与其性能具有明确关系的原理,应该说是完全正确的。当然由更小结构(化学结构)决定的色彩,通过电镜是不能够断定的,需要其它仪器的帮助,例如各种谱仪。总之,肯定的说,物质表现出各种色彩均来源于物质结构与光的相互作用。在了解了这种相互作用的基本原理后,通过色彩可以判断物质结构,由物质结构也可以判断物质的颜色。其中物质结构是实质,而物质的色彩则是物质结构与光相互作用产生的表象。如果今年的考生能够这样认识蝴蝶翅膀的颜色,则是具有很好科学素养的表现。当然,能够从一般哲学意义上,运用简单逻辑关系展开表象与实质这一命题,结合具体事例进行作文写作,完全能够体现高中毕业生的作文水平。

 

[1] http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2404&do=blog&id=893934




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