學會建模 輕松學光學

韋衛(wèi)

同學們都知道小馬過河的故事。圖1甲是小馬過河的圖片。小馬斜著看清澈的河底?？吹降暮拥孜恢帽葘嶋H位置要淺。這是為什么呢？

以斜著看河底的小石子為例。如圖1乙所示。石子反射的光線從水中斜射入空氣中時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角。折射光線遠離法線。向水面偏折。人看到的石子在折射光線的反向延長線上。是石子由于光的折射形成的虛像。像在實際石子的上方。因此人看到的石子位置比實際位置淺。圖1乙是用光線表示光的傳播方向。這種方法在物理上稱作理想模型法。這種研究方法在初中物理光學中有著廣泛的應(yīng)用。

實際中的事物都是錯綜復(fù)雜的。在用物理規(guī)律對實際事物進行研究時。常需要對實際問題進行簡化處理。舍去原型中的一些次要的條件、非本質(zhì)的因素，突出主要因素。對實際問題進行簡化和理想化處理。從而方便對物理本質(zhì)的研究。這種研究方法稱為理想模型法。

運用理想模型法的目的是摒棄次要條件，抓住主要因素，把復(fù)雜問題簡單化。使研究對象所具有的特征理想化。使抽象的理論形象化。便于人們掌握研究對象在某些方面表現(xiàn)出的本質(zhì)特征或運動規(guī)律。

如，實際的光源都不是點。它們有大小和具體的形狀。人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便。忽略了光源的大小和形狀，把光源看成一個點。即點光源：光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，而實際中，各處的空氣是不均勻的。越往上空氣越稀薄。但在研究光傳播時。通常認為光在空氣中是沿直線傳播的。這些都用到了理想模型法。

在研究光的直線傳播時。實際光線是不存在的，而是一束光束，為了便于描述它。我們沿光的傳播路徑畫一條直線。并在直線上畫上箭頭表示光的傳播方向。采用的就是理想模型法。如圖2甲所示。是一束光從空氣斜射入水中時的情景。可以用圖2乙所示的光線來表示。

責任編輯 程哲