瑙桔梗

光被定義為「可為視覺評價之輻射能量」，即光為能量的一種形式，藉輻射方式傳送，並能刺激眼睛視網膜產生視覺感知。輻射能及光的研究已有數世紀之久，有關光的理論主要如下：

 1. 微粒子理論(Corpuscular Theory)：1660 年代首先由牛頓(Isaac Newton)提出，其認為所有加熱的物體會散發光的能量粒子(particles)，能量即藉此物質傳遞。每一粒子具有同樣高的速度且根據不同顏色而大小互異，這些微小粒子被假定以直線前進且可被反射及屈折。

 2. 波動理論(Wave Theory)：1670 年，Christian Huygens 發展出另一套波動理論，指出前進波上每一點皆作為下一個波的來源且持續放射傳送，Huygens 的這套波動理論可以解釋光的反射及折射現象，且認為光色係根據波長決定。18 世紀初發現光的干涉與繞射現象即已更加認定光的波動說。

 3. 電磁波理論(Electromagnetic Theory)：支持波動理論的證明一直持續整個19世紀，19世紀中由馬克斯威爾(James Maxwell)及赫茲(Heinrich Hertz)將光總結於電磁理論，進一步確定光波乃某固定波段的電磁波，即所有的輻射能均包含電磁波並以光速傳遞。光係電磁波譜(electromagnetic spectrum)的一部份，藉波的移動傳遞能量。

 4. 光量子理論 (Quantum Theory)：1900 年由普朗克(M. Plank)大膽假設光能量的量子化，即電磁波只能攜帶一定基本數量整數倍的能量。1905 年愛因斯坦提出光量子說，認為光波具有獨立存在的粒子性質，這些粒子稱為光量子(quanta，photons)，簡稱光子，其能量正是電磁波量子化的基本數量，頻率愈高光子能量愈大，且電磁波的強度與光子的數目成正比。

 5. 物質波理論(Unified Theory)：光的本質究竟是波還是微粒？依 1924 年布羅格理(L. de. Broglie)提出物質波的觀念，亦為目前對光的解釋，即光具有波與粒子的二元性，視場合而顯現不同特性。粒子的主要物理量為能量(E)與動量(P)，對波而言則為波長(λ)與頻率(υ)。此兩者皆有簡單的正比或反比關係：

 E ＝ hυ 
P ＝ h /λ

 (比率常數 h 是普朗克常數)

 可確定的是，光是一種能量，因其自光源直線向外放射而具有輻射特性；光可穿透所有種類的透明物質，並可在真空中傳遞而無須倚靠任何媒介；自然光源可為太陽或閃電，人工光源主要為白熾燈或氣體放電燈，前者係加熱燈絲至600℃以上而產生光，後者即藉激發電子撞擊氣體原子釋放能量產生光輻射。

所有形式的輻射能皆具有二項特性，即波長與頻率，根據電磁波理論：

 光速 ＝ 波長 × 頻率 (在真空狀態，光速為 3×10⁵ km/sec)

 ‧波長(wavelength)：波峰到波峰或波谷到波谷的距離，單位為 nm 或μm。

 1 nm (nanometer) ＝ 10^-9 m，1μm ＝ 10^-10 m。

 ‧頻率(frequency)：一秒鐘通過的波數或週期，單位為週期 / 秒(cycle/sec) 或赫(hertz, Hz)、千赫(kilohertz)、兆赫(megahertz)。

 根據不同輻射能的波長與頻率排列所得的圖形稱為輻射能頻譜(radiant energy spectrum)或電磁波譜。整個輻射能頻譜(圖1-1)綜括自宇宙射線(波長最短，頻率最高)、g 射線、c 射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、廣播及電視等無線電波至電力傳送(波長最長，頻率最低)等電磁波(波長範圍由 10^-16～10⁵ m)。接近中央地帶即為可見光譜(visible spectrum)，係唯一人眼可察知的部份，紫外線與紅外線分別與其左右相鄰；紫外線頻率較高、波長較短，紅外線則頻率較低、波長較長，兩者皆不可見。

 高←───頻率───→低

 紫                 可                 紅

 外                 見                 外

 線                 光                 線

  短←───波長───→長

 380 nm ～ 770 nm

1. 紫外線(ultraviolet, UV)：紫外線輻射依其與可見光之距離分為近、中、遠三區帶：

 ‧近程紫外線(UV-A)            315～400 nm

 ‧中程紫外線(UV-B)             280～315 nm

 ‧遠程紫外線(UV-C)             100～280 nm

 
(1) 近程(near)紫外線：此部份紫外線以“黑光”(black light)(300～400 nm)為代表，其涵蓋於可見光範圍內的部份為暗紫色。近程紫外線可使具螢光成份之物質產生螢光效應，多用於辨識偽鈔或營造特殊舞台效果如酒吧、舞池等處。

 (2) 中程(middle)紫外線：日光浴即利用太陽輻射此部份的紫外線曬黑皮膚，過度曝曬於太陽底下則會曬傷皮膚，甚至導致皮膚老化及皮膚癌。某些光源則特別為進行人工日光浴而設計。通常大多數燈具使用的硬質玻璃(hard glass)即可過濾紫外線的此一部份。

 (3) 遠程(far)紫外線：遠程紫外線輻射對人類甚為危險，其在 220～300 nm 的部份可殺菌，但亦會造成對眼球的傷害，導致白內障及眼角膜損壞；此部份紫外線廣泛用於製藥過程的殺菌或醫院病房消除傳染病的感染。另外，在 180～220 nm 部份，以製造臭氧為主的紫外線曾廣泛用於乾衣業以及淨化空氣，因瞭解到足夠濃度的臭氧具有毒性後已漸不使用。

2. 可見光(visible)：輻射能頻譜的可見光部份波長在 380～770 nm，吾人能看到這世界全賴此部份對人眼產生的視覺作用。可見光依波長的不同而有顏色之別，透過三稜鏡的分光清楚可見紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色光，其中以紅光波長最長，紫光則最短。中午的晝光即平均包含這些不同波長的色光，顯現混合而成的白色光。

 3. 紅外線(infrared)：紅外線輻射能波長在 770～10⁶ nm 。紅外線並非如紫外線般以波長來評量，而是以其如何作用於物體表面來評斷。主要應用於工業加熱、烘乾(烤)，以及紅外線偵測如自動門等。紅外線亦可分為近、遠二區帶：

‧近程(短波)紅外線                        770～1,400 nm

 ‧遠程(長波)紅外線                  1,400～1,000,000 nm

可見光與紅外線可穿透人體肌肉組織，影響其生化過程，有益人體健康。長期隔離於陽光會破壞人體生理時鐘的明暗節奏、體溫控制與血液中荷爾蒙的分泌。紫外線無法穿透皮膚肌理，但過度曝曬會對皮膚產生嚴重影響，甚至引起皮膚癌；由於紫外線可破壞皮膚細胞，醫學上用於放射療法。因此所有會產生紫外線的光源，例如某些石英鹵素燈、複金屬燈及水銀燈，應避免直射人體，否則必須於光源前加裝保護鏡過濾紫外線，以減少對人皮膚及眼睛的傷害。

 光的活動

光本身並無實體，因此吾人並看不見光，除非自物體(某種程度的實體)表面反射或透過的光進入人眼。亦即當光遭遇到物體表面，而與被照物產生某種形式的互動如反射、透射、折射或吸收，其它可能的變化尚有偏光、繞射或干涉，唯有如此，光才可以被感知及評量(圖1-2)。(照明設計較少涉及繞射與干涉現象，故不予討論。)

http://www.iali.com.tw/publications/fundamentals/CH1.htm