一、印包领域物理学的应用

根据史料记载：早在公元6～7世纪，我国就发明了雕版印刷，约1048年北宋人毕昇发明了活字印刷，后经丝绸之路传到欧洲，大约在1448年德国人谷登堡（Gutenberg）首创用铅合金铸成活字，并在此基础上逐步实现了铅字印刷机械化。15世纪之后，由于中国封建制度的桎梏，阻碍了社会生产力和科学技术的发展，中国印刷技术落后了。铅活字技术到19世纪才传到中国。之后，大约历经了150余年，我国才逐步形成铅字印刷的工业体系。新中国成立60年来，我国的印刷技术发生了翻天覆地的变化：从铅排铅印，到照排胶印，再到数字印刷。正如一位印刷人所说：回望历史，印刷技术已告别最初的“铅”与“火”，迎来了“光”与“电”，现已大踏步迈进“0”与“1”的时代。

从发展过程和发展标志来说，印刷技术是源于物理、化学以及其他基础学科发展的。每一次印刷行业的技术革命，都是由物理、化学以及其他基础学科的革新所带来的。随着印刷技术的不断发展，还可能要涉及更多物理、化学变化的问题。

1．与力学之间的关系

人类的力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具都是力学知识在日常生活、生产中的具体应用。

力学在传统印刷中作用显著，可以这样说，在传统印刷中没有压力，就没有印刷。印刷的传统定义是：以文字原稿或图像原稿为依据，利用直接或间接的方法制成印版，再在印版上敷上黏附性色料，在机械压力的作用下，使印版上一定量的黏附性色料转移到承印物表面上，从而得到复制成的批量印刷品的技术。从该定义中不难悟出，力学在传统印刷中的地位和作用。

由于图文复制技术的不断发展，已出现了静电印刷、喷墨印刷等方法。这些新的印刷方法，不一定需要施加压力，所以人们不再把机械压力作为印刷的必要条件。

机械运动即力学运动，是指在一段时间内、物体空间位置的变化，包括平动、转动和形变等，是物质各种运动形态中最简单、最普遍的一种。例如，地球的转动、弹簧的伸长和压缩等都属于机械运动。

力是物体与物体间的相互作用；物体运动状态的变化是由这种相互作用引起的。关于力与运动的关系早在古时候人们就通过对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用，了解了一些简单的规律。但是直到欧洲文艺复兴以后才逐渐对其有了正确的认识。

在印刷包装领域承印材料在印刷设备中“运行轨迹”、多色印刷中纸张交接、印刷开机停机以及印刷滚筒之间相对摩擦等都是“运动”在印刷包装领域中的集中表现。

2．与热学之间的关系

热学起源于人类对冷热现象的探索。由于人类生存在季节交替、气候变幻的自然界中，冷热现象是他们最早观察和认识的自然现象之一。考古工作者发现：大约180万年前人类已开始使用火，中国战国时代的邹衍创立了五行学说，他把金、木、水、火、土称为“五行”，认为这是万事万物的根本。古希腊时期，赫拉克利特提出：火、水、土、气是自然界的四种独立元素。这些都是人们对自然界的早期认识。

1714年，华伦海特改良水银温度计，定出华氏温标，建立了温度测量的一个共同的标准，使热学走上了实验科学的道路。经过许多科学家两百年的努力，直到1912年，能斯特提出热力学第三定律后，人们对热的本质才有了正确的认识，并逐步建立起热学的科学理论。

在印刷包装领域有关热学的应用不少，如：为了提高印刷品干燥速度，有的印刷机会装备有热风干燥装置或红外干燥装置；印刷车间标准温度一般设置在20～25℃，温度过高或过低，不仅影响到印刷材料的印刷适性，而且还会影响到正常印刷作业的进行；为了降低因为高速运转而导致的高温，有些印刷机会安装有冷却系统，等等，都是热学的具体应用。

3．与光学之间的关系

人类对于光学的研究可追溯到2000多年前，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。大约在公元前400多年，中国的《墨经》中记录了世界上最早的光学知识，如：阴影的定义和生成、光的直线传播性和小孔成像、在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像之间的关系等。

现代光学分成几何光学、物理光学和量子光学，已经应用到人们生活、生产的方方面面。几何光学使用“光线”的概念，运用光的直线传播、光的折射和光的反射三大定律来描述光在各种媒质中传播的途径，它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。物理光学即波动光学，是以光的波动性这一光的本性为出发点来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传播时所表现出的现象。量子光学是以辐射的量子理论研究光的产生、传输、检测及光与物质相互作用的学科。

在印刷包装领域涉及的是三种研究领域的综合应用，即“应用光学”，例如，印刷包装生产作业过程中使用的标准光源、印版制作过程中使用晒版光源等都涉及有关电磁辐射物理量测量的光度学、辐射度学；印刷品再现的颜色效果之所以能够被观察者所“领会”，原因在于白光照射到印刷品上，一部分光线被吸收，另一部分光线被反射进入人眼刺激人体视觉器官，形成颜色感觉，总之，这一方面就涉及以正常人眼为接收器，来研究电磁辐射所引起的彩色视觉，及其心理物理量测量的色度学；在印刷品颜色设计领域人们通常选择暖色调，重红色，轻蓝色；冷色调，重黄色，次蓝色，轻红色；近的暖，远的冷；近的纯，远的灰；近的鲜明，远的模糊等一系列的技法都是光学在印刷包装中的应用。另一方面，印前制版领域中采用激光照排设备、计算机直接制版设备、制版照相机、扫描仪等光路系统都是光学在印刷包装领域中的具体应用。

4．与声学之间的关系

声音是自然界中非常普遍、直观的现象，人类很早就对声音有所认识。早在3400多年以前，我国在乐器的制造和乐律学方面就已积累了丰富的知识；国外对声的研究亦开始得很早，早在公元前500年，毕达哥拉斯就研究了音阶与和声问题。但是，人类对声学的系统研究则始于17世纪初伽利略对单摆周期和物体振动的研究。17世纪牛顿力学形成，把声学现象和机械运动统一起来，促进了声学的发展。1877年英国物理学家瑞利发表巨著《声学原理》集其大成，使声学成为物理学中一门严谨的相对独立的分支学科，并由此拉开了现代声学的序幕。声音研究原是为听觉服务的，在理论上，声学研究声的产生、传播和接收；应用上，声学研究如何获得悦耳的音响效果，如何避免妨碍健康和影响工作的噪声，如何提高乐器和电声仪器的音质，等等。

在印刷包装领域，声音研究主要表现在降低噪声对人体的危害。一般地说，声压在30～70分贝之内的噪声对人体无害，当噪声超过120分贝时应该戴上听力保护用具，当噪声超过140分贝时就可能对人体造成危害。在印刷包装领域产生噪声的原因有振动的机器部件、高速运动的流体以及其他功能部件。例如：在卷筒纸折页机中，其噪声是由于一些零部件的冲击运动而引起的，如凸轮、折页刀及其支架、折页压痕滚筒，另外有些噪声也出自齿轮、轴承和通气孔等。装订厂里的折页机因为滚筒和高速接触金属部件的纸张均为噪声源，折页机产生的噪声可以超过90分贝，当数台折页机安装得很近时产生的噪声更大。

为了减少印刷包装企业内噪声对人体的伤害，生产车间的噪声应该由专业人员用适当的仪器来测量，必要时可以聘请专家。如果生产车间的噪声超过90分贝，则应对噪声情况进行细致的调查。对噪声进行控制就是在工作环境当中减少干扰，消除有损听力的各种因素。减小噪声的基本方法有三个，即从噪声源上减小噪声、控制声场在接收端减小噪声以及对房间进行声学处理减少反射的声波。印刷操作者在印刷作业过程需戴个人护耳用品，这样做能有效地保护个人不受过多噪声的干扰。

5．与电学之间的关系

英文“electricity”一词是从希腊文“琥珀”一词转义而来的，而中文“电”则是从雷闪现象中引出来的。人类有关电的记载可追溯到公元前6世纪。早在公元前585年，希腊哲学家泰勒斯已记载了用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体，后来又有人发现摩擦过的煤玉也具有吸引轻小物体的能力。

自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃发展。1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可传递给其他物体时发现导体和绝缘体的区别：金属可导电，丝绸不导电，并且他第一次使人体带电。格雷的实验引起法国迪费的注意。1733年迪费发现绝缘起来的金属也可摩擦起电，因此他得出所有物体都可摩擦起电的结论。他把玻璃上产生的电叫做“玻璃的”，琥珀上产生的电与树脂产生的相同，叫做“树脂的”。他得出：带相同电的物体互相排斥；带不同电的物体彼此吸引。1745年，荷兰莱顿的穆申布鲁克发明了能保存电的莱顿瓶。莱顿瓶的发明为电的进一步研究提供了条件，它对电知识的传播起到了重要的作用。1811年泊松把早先力学中拉普拉斯在万有引力定律基础上发展起来的“势”论用于静电，发展了静电学的解析理论。

18世纪后期电学的另一个重要的发展是意大利物理学家伏特发明了电池，1799年，伏特制造了第一个能产生持续电流的化学电池。1822年塞贝克进一步发现，将铜线和一根别种金属（铋）线连成回路，并维持两个接头的不同温度，也可获得微弱而持续的电流，这就是“热电效应”。经过多年的研究，奥斯特终于在1820年发现电流的磁效应：当电流通过导线时，引起导线近旁的磁针偏转。电流磁效应的发现开拓了电学研究的新纪元。英国物理学家法拉第从事电磁现象的实验研究，对电磁学的发展作出极重要的贡献，其中最重要的贡献是1831年发现电磁感应现象。

经过多年发展，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。在印刷包装领域也不例外，所有设备的动力均来自于电动力。