一 套 方程式 。 他 預測 光 是 一 種 電磁波 ， 也就是說 ， 光 是 能 傳播 的 電場波 和 磁場波 ， 如 圖 1-1 。 圖 中 呈現 的 是 向 右 傳播 的 光 ， 其中 實線 部分 是 電場 （ E ） ， 虛線 部分 是 磁場 （ B ） ， K 是 光 的 行進 方向 。 相鄰 兩 個 波峰 之間 的 距離 稱為 波長 。 電場 與 磁場 同相 ， 也就是說 電場 最 強 時 ， 磁場 也 最 強 ； 電場 最 弱 時 ， 磁場 也 最 弱 。 我們 同時 也 注意到 電場 、 磁場 和 光 傳播 的 方向 三 者 互相 垂直 。 E B 波長 K ▲圖 1-1 電磁波 的 行進 方向 請 張開 你 的 右手掌 ， 把 拇指 當作 電場 方向 ， 其餘 四 指 當作 磁場 方向 ， 掌心 的 方向 就 是 光波 前進 的 方向 ， 如 圖 1 -2 。 光波 每 秒 的 振動 次數 ， 稱為 頻率 。 頻率 與 波長 相乘 就 成 了 光速 。 由於 各 種 光 在 真空 中 的 傳播 速度 一定 （ 為 3 × 10 公尺 ／ 秒 ） ， 所以 波長 與 頻率 成反比 ， 頻率 愈 高 的 光 ， 波長 愈 短 ， 能量 愈 強 ； 頻率 愈 低 的 光 ， 波長 愈 長 ， 能量 愈 低 。 ▲圖 1-2 把 拇指 當作 電場 方向 ， 其餘 四 指 當作 磁場 方向 ， 掌心 的 方向 就 是 光波 前進 的 方向 。 磁場 電場 光 前進 方向 我們 人 的 肉眼 能 見到 的 電磁波 ， 就 是 可見光 。 可見光 中 ， 能量 最 高 的 是 紫光 ， 能量 最 低 的 是 紅 光 。 所以 攝影師 在 暗房 內 沖洗 底片 時 ， 要 用 紅 光 照明 ， 因 太陽眼鏡 不只 為了 耍帥 為 紅 光 能量 低 ， 不至於 使 底片 引發 意外 的 反應 （ 曝光 ） 。 可是 有 些 電磁波 雖然 無法 被 人 的 肉眼 看到 ， 卻 仍然 是 光 ， 其中 波長 比 紅 光 略 長 的 ， 就 叫 紅外線 ； 波長 比 紫光 略 短 的 ， 就 叫 紫外線 （ 簡稱 UV ， 又 可 區分為 UVA 、 UVB 、 UVC 三 段 ） ， 如 圖 1-3 。 太陽光 中 ， 波長 範圍 很 廣 ， 各 種 顏色 的 光 混合 在一起 ， 變成 白 光 。 如果 某 物體 能 吸收 一 部分 可見光 ， 就 會 呈現 互 補 光 的 顏色 ， 例如 番茄 中 的 茄紅素 吸收 波長 469 nm （ nm 即 奈米 ， 1 奈米 = 10 -9 公尺 ） 的 藍 光 ， 反射 的 光 就 呈 紅色 。 如果 某 物體 完全 不 吸收 可見光 ， 就 呈 白色 ； 如果 某 物▲圖 1 -3 太陽 光線 區分成 紅外線 、 可見光 和 紫外線 。 紫外線 和 紅外線 ， 我們 的 肉眼 看 不 見 。 紫外線 紅外線 UVC 100280315400700 波長 ( nm ) UVB UVA 可 見 光體 吸收 所有 的 可見光 ， 就 呈 黑色 。 對 化學家 而言 ， 白色 和 黑色 都 不 算 顏色 。 紫外線 和 紅外線 沒有 顏色 ， 我們 的 肉眼 看 不 見 ， 圖 中 所 塗上 的 顏色 是 為了 方便 讀者 容易 分辨 。 紫外線 的 能量 比 可見光 還 高 ， 它 的 能量 高 到 會 破壞 化學鍵 （ 連接 兩 個 原子 間 的 力量 ） 。 因此 ， 過量 照射 紫外線 容易 引發 皮膚 及 視神經 的 病變 。 不過 紫外線 也 不 全然 只有 害處 ， 若 一 個 人 照射 的 UVB 不足 ， 有 可能 會 發生 維生素 D 不足 的 現象 。 太陽眼鏡 為什麼 可以 遮蔽 紫外線 ？ 了 解光 的 本質 後 ， 接下來 ， 我們 將 說明 太陽眼鏡 遮蔽 紫外線 的 原理 。 太陽眼鏡 的 種類 繁多 ， 該 選購 那 一 類型 的 太陽眼鏡 呢 ？ 這裡 將 選出 兩 種 太陽眼鏡 ， 針對 其 遮蔽 陽光 的 原理 加以 介紹 。 有 一 種 太陽眼鏡 會 隨著 陽光 而 變色 。 當 配戴 的 人 走到 室 外 ， 照到 陽光 時 ， 鏡片 顏色 會 變深 ； 等到 回到 室 內 ， 鏡片 又 自動 恢復 透明 ， 如 圖 1 -4 。 這 種 現象 稱 太陽眼鏡 不只 為了 耍帥 為 光 變色 （ photochromism ） 。 光 變色 的 原理 ， 來自於 玻璃 中 添加 了 氯化銀 （ AgCl ） ， 由 氯離子 ( Cl - ) 及 銀離子 ( Ag + ) 構成 。 氯化銀 本身 是 白色 的 固體 ， 摻雜 在 玻璃 中 ， 所以 玻璃 仍 是 透明 的 。 但是 當 照射到 室 外 的 紫外線 時 ， 氯 離子 會 變成 氯原子 ， 銀 離子 會 變成 銀 原子 ， 一 顆 一 顆 分散 的 銀 原子 會 呈現 黑色 ， 所以 玻璃 鏡片 的 顏色 就 變深 了 。 可是 ， 銀 不 是 銀白色 的 嗎 ？ 怎麼 會 是 黑色 的 呢 ？ 其實 單一 的 銀 原子 是 呈 黑色 的 ， 整 塊 銀 才 會 呈 銀白色 。 所以 ， 這 種 光 變色 鏡片 ， 在 光線 愈 強 時 ， 生成 的 室內 室 外▲圖 1 - 4 光變色 眼鏡 會 隨著 光線 而 變色 ， 在 室 外 照到 陽光 時 ， 鏡片 顏色 會 變深 ； 等到 回到 室 內 ， 鏡片 又 自動 恢復 透明 。 銀 原子 愈 多 ， 顏色 就 愈 深 ； 等到 進入 室 內 ， 光線 減弱 ， 銀 原子 與 氯原子 又 再度 結合成 氯化銀 ， 所以 鏡片 的 顏色 立即 恢復 透明 。 也就是說 ， 這 種 變化 是 可逆 的 。 另 一 種 光變色 鏡片 是 塑膠製 的 ， 其中 變色 的 物質 ， 不 是 鹵化銀 ， 而是 有機 化合物 ， 例如 圖 1-5 中 所 顯示 的 是 某 一 類 被 稱為 ?
 
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喃 （ naphthopyran ） 的 化合物 。 讀者 們 可 不要 被 複雜 的 結構 嚇壞 了 ， 其實 圖 中 的 每 一 根 線段 都 代表 化學鍵 ， 每 一 個 轉角 都 代表 一 個 碳原子 ， O 代表 氧原子 ， 氫原子 則 被 省略 未 畫出 。 圖 中 左邊 的 型式 只 吸收 紫外線 ， 所以 沒有 顏色 。 但 紫外線 的 能量 足以 打斷 其中 某些 化學鍵 ， 就 變成 右邊 的 型▲圖 1 -5 ?
 
?喃 化合物 的 化學 結構 a a b 無色 有色 b c c 太陽眼鏡 不只 為了 耍帥式 ， 這 種 型式 會 吸收 可見光 ， 所以 會 產生 顏色 。 為了 讓 讀者 看清 左右 兩 種 型式 之間 的 變化 ， 其中 有 三 個 碳原子 上 標上 了 abc ， 只要 想像成 是 用 鐵絲 綁成 的 圖案 ， 然後 依 粗箭頭 指示 的 方向 移動 其中 五 段 鐵絲 ， 就 會 由 圖 左邊 的 結構 變成 右邊 的 結構 ， 這 就 是 紫外光 的 傑作 。 讀者 們 應該 能 看出 兩 種 型式 的 總原子 數目 不變 ， 但是 有些 原子 移動 了 位置 ， 像 這樣 原子 種類 數目 相同 ， 只 是 排列 方式 不同 的 數 種 化合物 ， 稱為 同 分 異構物