高中物理课外阅读:日出与蜃景中的光学知识

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高中物理课外阅读:日出与蜃景中的光学知识

公主 冷月无声

发布日期:2011-06-06 23:08:39

高中物理课外阅读:日出与蜃景中的光学知识






公主 冷月无声

发布日期:2011-06-06 23:08:39


日出与蜃景都包含有一定的光学知识,但它们是有区别的。在应用有关光学知识分析解释这 种光学自然现象时,要注意正确应用相关的光理论。

  一、光的折射与日出

  光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,日出时太阳理应恰好处于地平线时我们才能看到。 但是,由于大气层并非均匀,而是在地面附近稠密,空中稀薄,且越到高空越稀薄。因而, 远在大气层外的太阳光射入我们眼睛的过程,一路上传播光的空气介质的折射率是逐渐增大 的,因而太阳光一路折射使光线呈弯曲状。

  由于太阳光是不断从折身率n较小的空气层射向折射率较大的空气层,因而折射 角r要小于入射角I,使得光线前进的总效果呈弯曲状。又由于人们日常生活的习惯经验,总 认为光线是沿直线传播的。因而,人眼总是逆着光线方向去寻找发光的物体,故认为日出时 太阳恰好处于地平线上,而非在地平线以下。由此看来,大气层对太阳光的折射结果,使我 们看到的日出要早一些,也就是看到的天体位置比实际置高一些。

  二、光的反射与蜃景

  无论是海面上的蜃景,还是沙漠上的蜃景,都是远处地面上的物体的光线经大气层反射进入 人眼的。因而和日出相比,它们的区别在于,日出“早出”现象是远在大气层外的光线过大 气层后的一种光的折射现象,而蜃景现象是远处地面上物体的光线经大气层反射的一种光的 反射现象。

  对于海市蜃景,因海面处空气温度低,下层空气的折射率比上层大,故来自远处物体上的光 线是从光密介质进入光疏介质,将发生全反射,使光路呈弯曲状。人眼远远望去,好象在沿 直线方向海面的的远处上空有物景存在。

  沙漠蜃景,是因沙漠表面空气因太阳照晒温度高,下层空气的折射率比小层小,故来自远处 物体上的光线也是从光密介质进入光疏介质,在地面附近发生全反射的结果。使人眼远远望 去好象在沿直线方向沙漠的远处有一池清水,甚至“水面”上景物倒立的像。

  由此可见,日出与蜃景生产的条件和原因是不同的。学习中要注意区分分析它们所应用的光 学知识及处理方法。