神奇的光现象

◎ 编辑|刘伟鹏

光的反射是指光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向

神奇的光现象

晴天天空为什么是蔚蓝的？朝霞、晚霞为什么又红又黄？

晴朗的天空绿荫树下为什么有闪动跳跃的光斑？这些都跟神奇的光现象有关。

又返回原来物质中的现象。各种面镜成像原理都是光的反射，但在生活中的应用不同。表面平整光滑且能够成像的物体叫作平面镜，平静的水面、抛光的金属表面、玻璃板等都相当于平面镜。家庭用的穿衣镜、舞蹈房或健身房里墙壁四周的镜子、牙医检查牙齿时放入口中的小镜子等都是平面镜；海底潜望镜利用平面镜改变光路；商店装饰用平面镜扩大视野空间。凸面镜具有发散作用，也叫广角镜、反光镜、转弯镜。主要用于各种弯道、路口，可以扩大司机视野，及早发现弯道对面车辆，从而减少交通事故的发生，也用于超市防盗，监视死角。汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸面镜，利用凸面镜对光线的发散作

夏天在平静无风的海面上出现的“海市蜃楼”：向远方望去，有时能看到船舶、山峰、楼台亭阁、庙宇等出现在远方的空中。雨后天空出现美丽的彩虹，平静湖面上倒映出岸上景物，美轮美奂。深受孩子们喜爱、历史悠久的皮影戏，晴天天空为什么是蔚蓝的？朝霞、晚霞为什么又红又黄？晴朗的天空绿荫树下为什么有闪动跳跃的光斑？这些都跟神奇的光现象有关。

光的研究历史久远，战国初期，墨子便发现了光的反射定律。生活中的光现象主要由光的直线传播、光的反射、光的折射、光的散射、光的色散等产生。

光在同种均匀介质中是沿直线传播的，这就是光的直线传播。影子的形成、皮影戏的原理、小孔成像、日食、月食等都是光直线传播的现象。太阳发出的光，透过树叶缝隙间的小孔，在地面上形成圆形闪烁光斑便是光沿直线传播太阳的小孔成像。

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日食是月球运动到太阳和地球中间，挡住了太阳射向地球的部分或者全部光，看起来像是太阳的一部分或是全部消失，出现日偏食、日全食等。而月食则是当月球运行至地球的阴影部分时，地球此时在月球和太阳中间，三者在一条线上，在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球遮蔽，月球无法反射光线，看到月球好像缺了一块，从而形成月偏食或月全食现象。

有着约1000年历史的人类非物质文化遗产代表——中国皮影戏，让观众通过白色幕布，观看一种平面偶人表演的灯影来达到艺术效果的戏剧形式。它利用皮革材料，上色时主要使用红、黄、青、绿、黑等五种纯色的透明颜料，借助光的直线传播，使皮影人物及道具在后背光照耀下投影到幕布上的影子显得瑰丽剔透，具有独特的美感。

平静湖面上倒映出岸上景物，属于平面镜成像，是由于光的反射形成的。

用和成正立、缩小、虚像的特点，使观察范围更大，确保行车安全。凹面镜对光线起会聚作用，太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达利用凹面镜对光线的会聚作用。探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯灯罩利用凹面镜过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光。电影屏幕用粗糙的布做成，目的是让光射到上面后发生漫反射，反射各种色光，使反射光线射向各个方向，让全体观众从不同角度都能欣赏到画面的内容。

戴上老花镜的老人看清了近处的东西，近视的学生戴上近视镜看清了远处黑板上的字，海市蜃楼，这些都是光的折射功劳。光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，使光线在不同介质交界处发生偏折的现象。人在岸上看水中的东西会比实际浅一些，是因为光从水进入空气时，发生了折射的缘故，我们看到的是虚像。渔夫叉鱼时要往下方叉，

游泳时你在水中看岸上的树往往会比实际要高一些，也是这个道理。利用光的折射,人们用照相机留下了美好的回忆。制成了幻灯机、投影仪,方便了学术报告。海市蜃楼是一种光学幻景，是光的折射与全反射共同作用的结果，是由于空气密度不均匀引起的。光在不同密度的空气中有着不同的折射率。 夏天，海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大。远处的山峰、楼房等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，这就是海市蜃楼。蜃景不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。蔚蓝的晴天和红橙黄的朝霞晚霞是太阳光被大气层散射造成的。阳光含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，由红至紫波长递减。太阳光经过地球大气层才能到达地面，大气层的空气与水蒸气，会把阳光向四面八方分散地发射，这叫作光的散射。空气对波长越短的光越易散射，故太阳光经过大气层时，波长短的蓝、靛、紫光被散射，人们看到天空蔚蓝。红、橙、黄光波长较长，不容易被散射，穿过较厚的大气层，人们就看到火红色或金黄色的绚丽朝霞晚霞。当阳光被云层遮住了，我们仍可看清四周光亮，就是因为周围有很多散射光。雨后天空出现美丽的彩虹是由光发生折射造成光的色散形成的。雨过天晴时，空气中悬浮大量小水滴，阳光照在小水滴上时发生折射，白光经水珠折射后，分成七种色光，这种现象叫作光的色散现象。牛顿最先利用三棱镜观察到光的色散。———————————————◎ 撰文|薛海凤[器材准备 ]蜡烛、小镜子、手机、画有箭头的卡纸、透明玻璃杯、吸管、透明玻璃、茶叶罐、打火机、一次性塑料杯。手影游戏：[实验1 ]晚上关闭家中照明电源，打开手机手电筒光，观察墙壁上手的影子。[实验2 ]平面镜成像：利用两面小镜子观察茶叶罐盖面上红色图案的像，调整两镜子角度，看看你最多能看到多少个图案的像。[实验4 ]变化的箭头：[实验3 ]弯折的吸管：吸管斜插入装有水的透明玻璃杯，发现吸管在水面处弯折了，且水面下的吸管位置上升（变浅）。把画有右箭头的卡纸放在装有水的透明玻璃杯后面，改变卡纸与玻璃杯距离，发现变化，且会变大或缩小。 关注“科学大观园杂志”公众号主页“科学课堂”栏目观看实验视频Grand Garden of Science | 79