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對于科學家發現物理原理的感悟

生活 更新时间:2024-12-28 10:52:27

初中物理曾經學了光的反射、光的折射、光的色散,其中光的色散可以用來解釋彩虹的形成原因,實際上,真正的彩虹有一半多是在地面以下,在地面上的人沒有幾個人曾經見過它的完美的全貌。

那麼,彩虹為什麼是弧形的?弧形的另外一部分呢?應該是個圓啊!

對于科學家發現物理原理的感悟(經過兩千多年人們才了解了它的物理原理)1

從飛機上拍下的僅有的一幅完美彩虹

今天我們來詳細解釋一下彩虹的真正成因和它讓人驚歎的真實全貌!——圓形彩虹!

彩虹一直是無數文人墨客們描寫的對象,也一直是科學家和數學家們眼中的奇迹,人們花費了兩千多年的時間,才了解了關于彩虹的奧秘,大多數人熟悉的知識彩虹的外形和七彩的色帶。

那麼從物理的角度來看,要形成彩虹,陽光和水滴是不可或缺的。

亞裡士多德的主要觀點是

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當陽光照射在雨雲的一些點上

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而這些點都以固定的角度對陽光進行偏離反射

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由于陽光的光束相互平行

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它們在雨雲的這些點上

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都出現了同一角度的偏離反射

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設想太陽在你的背後

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你的前面有一片雨雲

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被反射的光束正好進入了你的眼睛

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那麼這一點所在的天空看起來更亮

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他們反射的光線以同樣的角度進入了你的眼睛

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它們反射的光線以同樣的角度進入了你的眼睛

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事實上,這些集合在一起的點

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在你看來都非常的明亮

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形成了一個弧形

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形成了一個弧形

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亞裡士多德沒有弄明白的是

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如果陽光和反射光線形成的角度為Y

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那麼這一角度和其他角度是一樣的

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相對于你的頭到頭頂的影子所在的直線

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彩虹的位置是固定的

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固定反射角度意味着

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如果沒有地面的阻礙

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人們可以看到完整的圓圈形彩虹

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圓圈形彩虹

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人的眼睛和影子的末端形成的

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“影子直線”正好處在這個圓圈的圓心位置

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由于雨雲上的所有點

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都是以固定的角度反射光線

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因此就形成了一個弧形

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事實上,彩虹之所以呈現出不同的顔色

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是因為陽光是由不同顔色的光構成的

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這些顔色光的反射角度略有不同

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因此就形成了稍有不同的光圈

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由于你的影子線有固定的角度Y

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那麼随着影子末端的移動

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彩虹也會跟着你移動

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不同的觀察角度會呈現出一個不同的彩虹

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不同的觀察角度會呈現出一個不同的彩虹

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因為你的影子線

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永遠處于彩虹圓圈的圓心位置

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如果太陽所處的位置低

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例如早上或傍晚

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陽光幾乎是水平狀

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那麼你可以看到的彩虹就越多

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當天空中太陽的位置越高

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那麼地面上出現的彩虹就越少

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如果你向上移動

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就會逐漸看到彩虹的全貌

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我們可以從飛機上看到這種效果

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也可以通過水管噴水來制造彩虹

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噴水的位置要足夠高

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噴水的位置要足夠高

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就會形成完整的圓形彩虹

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笛卡爾對雨雲中億萬雨滴如何反射成光錐進行了思考

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笛卡爾對雨雲中億萬雨滴如何反射成光錐進行了思考

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他研究了光線在雨滴中的通過路線

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反射的結果取決于光線射入的位置

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隻有一條光線的反射光線與入射光線重疊

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這就是直接射入雨滴球心的那條光線

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但沒有射入球心的光線

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進入雨滴時都發生了折射

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到了雨滴的後側被反射

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離開雨滴進入空氣時再次發生折射

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發現分布均勻的光線照射在雨滴上後

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經過折射、反射、進一步折射

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最後形成較為集中的新的光束

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新光束與入射光束形成了大約42度角

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光束射入雨滴表面

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反射出的光形成了一個42度的椎體

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經過這樣第一次色散,二次折射,從而出現七彩光

以上這些原理圖,主要涉及到中學物理中的光的折射、光的反射、光的色散。

彩虹形成的過程是光的色散,而其本質是光的折射!

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