光的折射现象

光的折射现象

居家科学家·2019-12-01 15:58

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光的折射

1.海市蜃楼

发热的地面上的空气的密度低,较高位置空气的密度高,往往可以发生复杂的折射现象。

海市蜃楼是这种现象的典型例子,是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。 海市蜃楼简称蜃景,根据物理学原理,海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度,而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因海面上冷空气与高空中暖空气之间的密度不同,对光线折射而产生的。

图:大气密度差产生的折射

2.多“日”同辉

图:多日同辉现象

俗称日晕也叫圆虹,是一种大气光学现象,是日光通过卷层云时,受到冰晶的折射和反射而形成。当光线射入卷层云中的冰晶后,经过两次折射,分散成不同方向的各色光。有卷层云时,天空中会飘浮着无数冰晶,在太阳周围同一圈上的冰晶,都能将同一种颜色的光折射到人的眼睛里形成内红外紫的晕环,这些光环、光点和光弧统称为晕。

3.露珠的折射

由于表面张力,露珠一般近似球形。阳光会在坠露内折射并使某一个范围的视角亮度增加,看起来变亮了,显得晶莹剔透。

图:晶莹的露珠

4.水岸韵律

水面的波纹向浅斜的岸边不断涌过去,岸上的水则不断向下,这中间形成的激荡的形状会产生特有的曲面,将光线折射和汇聚到水底。

图:水拍岸形成的折射

阳光穿透较浅的海面或表面快速激荡的水面照射到水底会形成斑驳的光影,由于水面的曲面较细碎和快速,水面反射的阳光会变得更加复杂。

图:海面对阳光的折射

4.森林中的丁达尔现象

清晨,在茂密的树林中,常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱,这种自然界现象属于丁达尔现象。这是因为云、雾、烟尘也是胶体,只是这些胶体的分散剂是空气,分散质是微小的尘埃或液滴。

图:阳光穿透早晨有雾气的树林

光的遮挡

1.阴天

变化无方的大气成分产生了多种形状的云,云层厚度高时变成了乌云,大比例低吸收了太阳光。另外,大气中的灰尘颗粒也能够吸收太阳光让天空变得灰暗。

图:乌云密布

2.日食/月食

太空中的遮挡物可能造成光线的切割。月球运行到地球和太阳的中间能造成“日食”。对应地,地球运行到太阳和月球的中间则能够造成“月食”。

图:日食的成因

图:日全食和月全食现象图解

3.遮挡物对光的切割

较高的遮挡物如山体、石头植物等对太阳光的切割,是最常见的光现象。下雨和下雪,落叶等视觉现象也都可以理解为在视角方向上故障物对光的切割。

图:光线和视野的遮挡

4.树影

阳光穿过树冠照射到地面上,由于云层对阳光的散射,以及风对于树冠的摇动作用,树影会显得摇曳和斑驳。在无云和树木较矮的条件下容易形成清晰的影子,反之形成模煳的影子。

图:斑驳的树影

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