不知道大家在炎熱的夏天有沒有看到過這樣的一個現象啊 就是說我們在馬路上走 發現前面的車呢有一個倒影 好像路面上有一灘水一樣 我們走過去一看 路面上其實根本沒有水,這個實際上是一種光的折射和全反射現象 今天我們來研究一下 為了研究這個問題呢
1.光的折射
我們初中就學過光在不同界面進行傳播的時候 傳播方向會有變化,比如光從空氣中斜射入水中此時傳播方向會發生變化這個就稱之為折射,其中垂直水面的這條線叫做法線 ,入射光線與法線的夾角就叫入射角 ,折射光線與法線的夾角就叫折射角。我們會發現空氣中的入射角比較大水中的角好像比較小一樣 我們把空氣這樣的介質叫做光疏介質,而水這樣的介質叫做光密介質,光疏還是光密是一個相對的概念 它主要是跟光在兩種戒指中傳播的速度不同有關 而且我們通過折射的會發現這樣一個現象 就是在光疏介質中入射角會比較大而在光密介質中折射角就比較小,這個就是折射時的一個規律
2.光的全反射
全反射這個現象是什麼意思呢? 比如光從水中斜射入水中
如果我們讓這個光線垂直界面從水中往空氣中射 此時它的光線不會發生偏折而直接出來了然後還有一個反射如果我們此時增大這個入射角讓光線斜過來你會發現呢 此時會有反射也會有折射過 而且折射角會比較大,為什麼呢?這是因為空氣是光疏介質,如果我們繼續增大入射角,那麼有可能就會讓折射角達到90度這種情況下,如果我們繼續增大入射角 你就會發現這個時候折射光線一點都沒有了, 所以這種現象就稱之為全反射現象。大家發現了吧全反射現象現有兩個條件第一個條件的必須是從光密往光疏走這樣一來折射角才比入射角大,第二個是入射角必須大于某一個值,這個值就使得折射光線為90度角時的入射角值。
這個問題實際上是一種海市蜃樓現象,什麼叫蜃 ?大家知道嗎? 蜃什麼意思? 龍生九子,九子各不相同 其中有一個兒子就叫蜃,這個蜃喜歡幹什麼呢? 喜歡吞雲吐霧,所以人們就說在海上這個蜃把這個東西那個東西都給吞到肚子裡去了, 過一會高興就吐出來了最後人們就看到東西浮在了海平面上, 這個實際上是一種光的折射現象。蜃樓現象在海洋上和沙漠中都可以出現,沙漠中的那種那種現象也可以叫“海市蜃樓”
一、沙漠中的“海市蜃樓”
我們都知道沙漠中的沙子非常燙,一般靠近沙漠的地方空氣溫度比較高,此時空氣受熱膨脹就比較稀疏就類似于光疏介質,那麼上層沒有靠近沙子的空氣它的溫度就相對較低空氣的密度相對較大也就形成了光密介質,我們知道光線在傳播過程中它的光疏介質角會比較大,光密介質角會比較小,所以如果有一朵雲彩在空氣當中它在發出光線時越往下傳 這個光線就會越偏折而且越來越水平,水平的某一個程度,它的入射角特别大 而且又從光密往光疏走就有可能會發生全反射 于是我們看到的雲彩就感覺到這種雲彩好像在地上,而且大家注意這個像是倒立的,為什麼會這樣?是因為這裡有一次反射。我們知道雲彩是不會在地底下的 所以呢 我們就會認為地上沒有雲彩而是有一灘水反射了地上的雲彩。真的有水嗎?走過去一看 這沒有水,這實際上是一種全外射現象 這就是沙漠中的海市蜃樓現象。
二、海洋中的“海市蜃樓”
在海洋上 海水是個大熱熔,所以呢一般太陽光一照的時候海水靠近海水的地方它的溫度會比較低,因為海水是大熱熔它不容易升溫,所以它的密度就比較大折射率也就比較大它就是光密介質。 高層空氣它溫度是高的因為太陽光一照高層空氣溫度高,所以空氣膨脹就變成了光疏介質。假如有一個船在海面上行駛,這個船發射了光線,發射光線了之後他光線越往上走越光疏 越往上走角越大,所以他有可能走着走着他就發生了折射和全晚射現象 當我們觀察到之後 我們以為這個船在空中,這就是所謂的海市蜃樓現象。
你會發現這個光線的彎折方向跟沙漠中正好是相反的那麼大家還要注意一點沙市蜃樓一般是倒立的,海市蜃樓大部分是正立的,這是為什麼呢? 對于這個問題有很多種解釋啊 比如有一種解釋是這麼說的這個船發生全反射的位置不一樣,所以這樣一來 你看起來這個象就正立的,還有一種解釋是在海洋上的海市蜃樓并沒有發生全反射現象它隻是發生了折射現象 所以看起來也是正立的。
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