光
光分为人造光和自然光。我们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象，是因为眼睛接收物体发射、反射或散射的光。光与人类生活和社会实践有着密切的关系。
严格地说，光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由实验证明光就是电磁辐射，这部分电磁波的波长范围约在红光的0.77μm到紫光的0.39μm之间，波长在0.77μm以上到1000μm左右的电磁波称为“红外线”，在0.39μm以下到0.04μm左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域，甚至X射线均被认为是光，而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。
太阳的光和热
太阳的光即阳光是太阳上的核反应“燃烧”发出的光，经很长的距离射向地球，再经大气层过滤后到地面，它的可见光谱段能量分布均匀，所以是白光。太阳光是最重要的自然光源，它普照大地，使整个世界姹紫嫣红，五彩缤纷。
当光线随时间的推移以及天气发生变化时，都会直接影响物象的色彩。除了太阳光之外，还有其他各种光源，例如我们日常生活中使用的灯光，它是人工光源，比阳光弱得多，而且所含的可见光比例也和阳光不同。一般白炽灯发出的光常偏红、黄色光，而日光灯发出的光则偏蓝色光。科学家们设想在地球大气层外放一个测量太阳总辐射能量的仪器，在每平方厘米的面积上，每分钟接收的太阳总辐射能量为8.24焦。这个数值叫太阳常数。如果将太阳常数乘上以日地平均距离作半径的球面面积，这就得到太阳在每分钟发出的总能量，这个能量约为每分钟2.273×1028焦。而地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。太阳每年送给地球的能量相当于100亿亿度电的能量。太阳能取之不尽，用之不竭，又无污染，是最理想的能源。
辐射
自然界中的一切物体，只要温度在绝对零度以上都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。辐射有一个重要的特点，就是它是“对等的”。不论物体(气体)温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。这一点不同于传导，传导是单向进行的。辐射能被物体吸收时发生热的效应，物体吸收的辐射能不同，所产生的温度也不同。因此，辐射是能量转换为热量的重要方式。辐射传热依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量传递的过程，是一种非接触式传热，在真空中也能进行。物体发出的电磁波，理论上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇到的温度范围内，有实际意义的是波长位于0.38～1000μm之间的热辐射，而且大部分位于红外线(又称热射线)区段中0.76～20μm的范围内。
光源
宇宙间的物体有的是发光的有的是不发光的我们把发光的物体叫做光源。太阳、电灯、燃烧着的蜡烛等都是光源。
物理学上光源指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线和X光线等不可见光）的物体，通常指能发出可见光的发光体。凡物体自身能发光者，称做光源，又称发光体，如太阳、恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不能称为光源。在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不可见光的光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。
反射
反射指声波、光波或其他电磁波遇到障碍物或别种媒质面而折回，同时反射也是确定光在反射过程中反射光线方向的定律。光在两种媒质的平滑界面上反射时，反射光线位于由入射光线与界面入射点的法线所决定的平面内，反射光线和入射光线位于法线两侧，反射角与入射角大小相等，符号相反，即ir=-i，根据不同的界面情况，可能是全反射，也可能是部分反射，甚至是很小部分反射。
折射
折射是指在光的折射现象中，确定折射光线方向的定律。光在两种媒质的平滑界面上发生折射时，折射光线位于由入射光线与入射点所决定的平面内；折射角i′的正弦与入射角i的正弦之比是一个与入射角大小无关仅由两媒质折射率n和n′所决定的常数。由式可见，若光线由光密媒质向光疏媒质(例如从玻璃向空气)传播，因n＞n′，则i′＞i。当入射角满足sinio=n′/n，使sini′=1时，折射角i′=90°，此时折射光线沿界面掠射，如再增大入射角，折射定律就不再适用，此时光线按反射定律全部反射回原媒质，此现象称为全反射。正好使折射角为90°时的入射角io称为临界角。在光导纤维中，光线就是靠一次次的全反射来传播的。
透镜和哈哈镜
透镜是由透明物质（如玻璃等）制成的一种光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面，或一个球面一个平面。它所成的像有实像也有虚像。透镜一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜，有双凸、平凸、凹凸三种；中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜，有双凹、平凹、凸凹三种。凸透镜具有会聚光线的作用，所以也叫会聚透镜。凹透镜具有发散光线的作用，所以也叫发散透镜。
当你走到哈哈镜陈列室，你就看到，人们对着镜子，哈哈大笑。你如果挤过去，站在镜子跟前，看到自己那样滑稽的模样时，你也会笑个不停。哈哈镜为什么能把人照成那副模样？不妨你先凑近光亮的纽扣、电镀的小匙、灯泡、表蒙子、罐头盒等等，你的鼻子可能被照得很大，也可能照得很小，这就要看上述物体表面是凹还是凸的了。哈哈镜的表面凹凸不平，这是哈哈镜的奥秘。如果你在肥皂水中加些甘油或糖，吹起一个大的肥皂泡，调整你和肥皂泡的距离，你会从前部的凸面上，看到自己正立的像。
望远镜
望远镜是一种观察远处物体，通常呈筒状的光学仪器，利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。常见的手持式望远镜还为减小体积和倒像需要增加棱镜系统，棱镜系统按形式不同可分为别汉棱镜系统和保罗棱镜系统，两种系统的原理及应用是相似的。
个人使用的小型手持式望远镜不宜使用过大放大倍率，一般以3～12倍为宜，倍数过大时，成像清晰度就会变差，同时抖动严重，超过12倍的望远镜一般使用三角架等方式加以固定。
摄影术和胶卷
摄影术产生于19世纪的欧洲。1839年，法国人达盖尔根据文艺复兴以后在绘画上的小孔成像的原理，并使用化学方法，将形象永久地固定下来，“达盖尔照相法”产生。随着时代的发展，人们已经不可能满足于静止的、精美的、单幅照片了，而是幻想着有一天能够将它们相互联系起来，忠实地复制形象动作和自然空间的物质实现。1872年，最先将“照相法”运用于连续拍摄的，是摄影师爱德华·幕布里奇。他曾在5年的时间里，多次运用多架照相机给一匹正在奔跑的马进行连续拍摄的实验，并于1878年获得成功。这位天才的摄影师将24架照相机排成一行，当马跑过的时候，照相机的快门就被打开，马蹄、腾空的瞬间姿态便被依次地拍摄下来。为此，爱德华·幕布里奇获得了“拍摄活动物体的方法及装置”的专利权。1882年，法国人马莱利用左轮手枪的间歇原理，研制了一种可以进行连续拍摄的“摄影枪”。此后他又发明了“软片式连续摄影机”。终于以一架摄影机开始取代了幕布里奇用一组照相机拍摄活动物体的方法。在欧洲，这时期许多国家中的科学家、发明家们也都研制了不同类型的摄影机。其中，美国的托马斯·爱迪生和他的机械师狄克为了使胶片在摄影机中以同样间隔进行移动，而发明了在胶片两边打上孔洞的牵引方法，解决了机械传动的技术问题。“活动照相”的“摄影术”得以完成。
胶卷包括以下部分1.保护膜，它的用处是保护。因为胶卷的感光乳剂很软容易划伤，所以在它上面涂一层保护膜以使它不致受伤。保护膜是透明且很硬的。2.最重要的是感光乳剂其主要成份为卤化银和照相明胶。卤化银便是胶卷的感光材料，照相明胶是卤化银的载体，卤化银受光的照射后形成潜影，（这时是看不到影像的，所以叫潜影）既卤化银中出现了银原子的颗粒。后期经显影，就成为我们一般看到的胶片了（就是将形成银颗粒的点放大）。其实将胶片长时间曝光也有这样的效果，胶卷头的颜色就是长时间曝光形成的（没有经过显影过程）。3.片基，它的用处就是一个架子，所以对它的要求是透明度好，平整韧性好和机械强度高，要能撑起感光乳剂。4.防光晕层，拍摄的一个路灯会大的像太阳一样，这就是光晕，强光使胶卷上一个很大的面积感光。
电影
“电影的史前史几乎和它的历史一样长”作为现代科学技术的产物，电影的诞生确实经历了欧洲国家中许多的科学家、发明家，甚至模仿者的漫长的实验过程。他们对运动的光学幻觉所进行的科学探索与实验，在时间上可以追溯到19世纪初。但人类对于“光影理论”的认识与应用，可以从2000多年前的中国讲起。据文字记载公元前五世纪，墨子关于“光至景（影）亡”的学说，则是人类对“光学理论”的最早、最科学的贡献。而产生于汉武帝时期，并在唐宋以后广为流传的“灯影戏”，则是对“光学理论”的最初、最朴素的应用与实践。13世纪“灯影戏”传入中东、欧洲、东南亚等地，这便产生了以后的“幻灯”“走马灯”等形象的、运动的视游戏。电影正是起源于这些视学娱乐游戏之中。
热
热是物质运动的一种表现，具体地说是构成物质系统的大量微观粒子无规则混乱运动的宏观表现。就系统的单个粒子而言，其运动是无规则的具有极大的偶然性；但系统总体所表现的宏观性质是整个粒子系的集体行为存在着确定的规律性，这是物质的热运动区别于其他运动形式的基本特征。实践证明，物质的热运动和其他运动形式之间可以相互转换，但在转换过程中各种运动形式在量上必须守恒。反映热运动形式同其他运动形式转换中守恒的量不是什么“热质”，而是同机械能、电磁能等相应的热运动形式的能量，此能量决定于系统内部分子的特征以及热运动状态，因而称之为内能。如果能量的转换或传递过程通过传热方式实现，传递着的能量则称之为热量。所以热量不是什么“热质”，而是由于系统与外界间或系统各部分间存在温度差而发生传热时被传递的能量。
热传递
热传递改变系统内能的两种方式之一，另一种方式为做功。在没有做功而只有温度差的条件下，能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一个部分转移到另一部分的过程称为热传递。在热传递过程中，一般用热量来量度内能改变的多少。热传递又分为热对流、热传导、热辐射。实际上，这三种传热方式常常同时并存，因而，增加了过程的复杂性。热对流流体依靠其宏观流动而实现的热传递过程称为热对流。其特点是，在热量传递的同时，伴随着大量分子的定向运动。热传导不借助于物质的宏观移动，而靠分子、原子、电子等间的相互作用使热量由高温物体传向低温物体（或由物体的高温部分传向低温部分）的宏观过程称为热传导。热辐射是借助电磁波传递能量的方式称为热辐射。它具有连续的辐射能谱，波长自远红外区延伸至紫外区，但主要靠波长较长的红外线。
发热和制冷系统
热机是利用燃料燃烧时产生的能量对外做功的机器，是依靠由某些热力学过程组成的特定热力学循环进行工作的。在加热过程中，燃料燃烧向热机供入热量；而在放热过程中，热机向冷源放出热量。由于供入的热量大于放出的热量，热机在循环过程中对外做功。
使某一空间内的温度低于环境媒质的温度并保持这个低温的装置。工业生产和科学研究中，通常把高于153K的温度称作“普冷”，1～153K的温度称为“深冷”，低于1K的温度称为超低温。
由热力学第二定律可知，热量不会自发地从低温热源移向高温热源。要实现这种逆向传热，需要外界做功。致冷机就是以消耗外界能量为代价，使热量从低温物体传到高温物体实现致冷的。
利用物质相变的吸热效应，半导体的温差电效应，液体膨胀产生的致冷效应可获得“普冷”温度。由等焓节流膨胀及等熵绝热膨胀可将空气、氧、氮、氖、氢、氦气液化获得“深冷”温度，用顺磁盐绝热去磁及核绝热去磁等方法可获得超低温。典型的致冷机主要由压缩机、冷凝器、热交换器、膨胀机或节流阀等部件组成。
燃烧
物体快速氧化，产生光和热的过程就叫燃烧。而燃烧必需三个条件并存才能发生，分别是可燃物如燃料，助燃物如氧气及温度要达到燃点--着火点，称为燃烧三要素--火三角。另外，燃烧还可以定义为可燃物跟空气中的氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应。通常讲的燃烧一般是需要氧气参加的，但在一些特殊情况下的燃烧可以在无氧的条件下进行，如氢气在氯气中燃烧、镁条在二氧化碳中的燃烧等。燃烧可广义的定义为任何发光发热的剧烈化学反应。
膨胀和收缩
当物体受热时，其中粒子的运动速度加快，因此占据了额外的空间，这种现象称为膨胀。固体、液体、气体都有膨胀现象，液体的膨胀率约为固体的10倍，气体的膨胀率约为液体的100倍左右。膨胀有好有坏，比如，温度计的使用就是利用液体膨胀的原理。而铁轨之间的缝隙则是为了使铁轨不被膨胀所破坏。相反当物体受冷时，其中粒子的运动速度就会减慢，从而占不满原有空间，这种现象称为收缩。