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02光线LightRays
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自拍的时候，你会很自然地将手机摄像头正对着自己，这样才能保证你的影像出现在照片中。
这个我们习以为常的动作表明了光的本质：物体成像时要求物体（比如说自拍时候的你）必须与相机镜头连成一条直线。
这条直线通常被称为“视线”
。
因此，光是一种由物体向观察者直线传播的物质。
事实上，这与我们对某些类型光源的了解完全一致。
音乐会上引人注目的视觉效果是由激光制造出来的，五颜六色的光束被用来照亮舞台与表演者。
激光笔则通常用在课堂上，以强调屏幕上的图像或文字。
这些由相干光源产生的光束高度聚焦，即使穿越整个音乐厅也几乎不发散。
这表明，激光是沿直线传播的——你将激光发射器指向哪个方向，它就会往哪个方向传播。
然而，太阳光并没有明显地表现出这种特性。
这也是为什么古时候人们需要费一番周折才能解释这样一个现象：即使两个物体的物理尺寸完全相同，远处的那个物体看起来也要比近处的物体小。
如果知道了光沿直线传播的特性，这个现象就非常好理解了。
在公元前300年左右，古希腊的欧几里得就已经用光的这一特性来解释“近大远小”
的现象了，他的想法被记录进了最早的光学书籍之一[1]。
如图5所示，想象两条直线用来表示从物体传播到观察者的光线，一条将物体（图5中的支柱）的顶部与观察者的眼睛连接起来，另一条则是从物体的底部连接到眼睛。
这两条线之间的夹角越大，我们感官上就会觉得像越大，反之同理。
尽管离观察者较远的支柱与较近的支柱物理尺寸完全相同，但由于它与观察者间的连线夹角相比来说更小，因而远处的支柱看起来更小。
我们把图5这样的图称为透视图。
图5 欧几里得用光线沿直线传播的原理解释了为什么相同尺寸的物体在离观察者更远时看起来更小
那么，构成光线的物质是什么？基于更早期的学说，欧几里得认为这种物质是从眼睛里发出的粒子，它来自想象中的体内火焰，照亮物体并被物体反射回观察者的眼中。
如果这个说法成立，就表明不管外界是光明还是黑暗我们都能够看到东西，这显然与我们的生活经验相违背。
尽管如此，粒子在物体和观察者之间沿着某一轨迹移动的想法仍然是一个强有力的学说。
11世纪的阿拉伯科学家海什木（Al-Hazen）修正了欧几里得的理论，从而逐渐形成我们现在所确信的理论：物体被来自太阳的光线（想象中的外部火焰，与体内火焰相对应）照亮，光线再通过反射传送到观察者。
至于海什木是如何想到这个理论的，还流传着好几个故事，其中一个是关于他做的直视太阳的实验。
直视太阳时眼睛会灼痛，他认为，如果构成光线的物质是由眼睛发出的，即“体内火焰”
一直在燃烧，那么不管他有没有直视太阳，这种灼痛感会一直存在。
因此他认为，物体成像所需的光源是来自外部，而不是由眼睛发出的。
在这个理论基础上，我们假设沿光线移动的是光的粒子，称为光子。
于是，光束的亮度就与一秒内光线中通过的光子数有关。
为了理解物体是如何成像的，我们需要考虑当一个光子在镜面上反射以及穿过透镜时将会发生的情况，从而推导出“光学定律”
。
运用光学定律，可以设计出非常复杂的光学仪器，例如手术显微镜，用于“锁孔”
手术[2]的导管，以及放置在绕地轨道上用于观测遥远星系的大型光学望远镜。
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