基于高中物理光學(xué)知識對生活現(xiàn)象的詮釋

摘 要：基于生活當(dāng)中所常見的雨后彩虹、海市蜃樓等現(xiàn)象，本文嘗試使用高中物理光學(xué)知識對其進(jìn)行解釋。希望本文能夠為正在進(jìn)行高中物理課程學(xué)習(xí)的學(xué)生帶來有價值的參考。

【關(guān)鍵詞】高中物理；光學(xué)知識；雨后彩虹；海市蜃樓

在高中階段物理課程學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，光學(xué)理論知識是整個物理教學(xué)體系當(dāng)中非常重要的一環(huán)。在進(jìn)行高中物理課程學(xué)習(xí)之后，一些生活當(dāng)中常見的現(xiàn)象，便可以通過高中物理光學(xué)知識做出合理的解釋。這對于學(xué)生物理理論水平的有效增強，具有十分重大的意義，因此值得正在進(jìn)行高中物理學(xué)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行高度關(guān)注。

1 “雨后彩虹”現(xiàn)象的光學(xué)知識詮釋

很多學(xué)生在進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的過程中，都聽過物理老師這樣一句話，物理知識是對生活常識的一種高度提煉，特別是在高中物理學(xué)習(xí)過程中，大家會發(fā)現(xiàn)所學(xué)習(xí)的知識和日常生活之間存在有十分密切的聯(lián)系。而很多光學(xué)現(xiàn)象，都能夠基于高中物理的光學(xué)理論知識來進(jìn)行詮釋。

其中，雨后彩虹便是其中非常典型的一種生活現(xiàn)象，它是指在大雨之后，太陽出現(xiàn)后所經(jīng)常產(chǎn)生的一種自然光學(xué)現(xiàn)象?！安屎纭笔峭ㄟ^多種顏色組成的色彩帶，通常情況下由外到內(nèi)顏色為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。因為彩虹自身獨特的視覺體驗，為人類創(chuàng)造了很多浪漫的藝術(shù)。而對于雨后彩虹這種現(xiàn)象的物理學(xué)解釋，作為學(xué)生，需要就以下光學(xué)知識進(jìn)行了解。

首先，光的本質(zhì)是一種電磁波，同人類日常生活當(dāng)中需要用到的手機信號、wifi信號相同，都是一種憑借電磁場進(jìn)行傳輸?shù)奈锢憩F(xiàn)象。而人類肉眼只能對特定頻率的電磁波進(jìn)行感光，也就是說，在某一頻段當(dāng)中的電磁波，人能是能夠憑借肉眼看到的，這也就是人類所說的可見光。其次，日光，也是人類在日常生活當(dāng)中十分常見的一種可見光。盡管從肉眼上進(jìn)行觀察，日光是白色光，但實際上陽光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等多種顏色的單色光組合而成的。第三，可見光在不同類型介質(zhì)當(dāng)中均是能夠進(jìn)行傳播的，例如生活中常見的空氣、玻璃、水等，但是因為不同介質(zhì)之間的屬性差異，可見光在不同介質(zhì)當(dāng)中的傳播速度有所不同。并且若傳播介質(zhì)不出現(xiàn)變化，可見光將始終以直線的方式進(jìn)行傳播。若介質(zhì)產(chǎn)生變化，可見光就會在介質(zhì)的交界處沿前進(jìn)路線產(chǎn)生彎折，彎折幅度根據(jù)光的頻率而定。第四，當(dāng)可見光在某一介質(zhì)當(dāng)中進(jìn)行傳播時，若遇見某一能夠反射的介質(zhì)，該可見光束將會進(jìn)行對稱反射。若遇見較為細(xì)微的顆粒，該可見光束將會出現(xiàn)散射，即傳播方向出現(xiàn)變化。

在了解了以上光學(xué)知識以后，針對“雨后彩虹”的物理學(xué)解釋，可以理解成為：在大雨結(jié)束之后，空氣當(dāng)中懸浮有大量的水滴，當(dāng)太陽出現(xiàn)，許多太陽光射向空氣之中，遇見懸浮在空氣當(dāng)中的水滴就會產(chǎn)生折射、反射等光學(xué)現(xiàn)象，由此形成彩虹。在陽光尚未經(jīng)過水滴以前，太陽光可理解成為聚集在一起的光束，在遇見水滴之后，基于光的折射原理，光線傳播介質(zhì)發(fā)生變化。太陽光被還原成原始光束，形成彩虹。

2 “海市蜃樓”現(xiàn)象的光學(xué)知識詮釋

所謂海市蜃樓，指的是在地勢相對平穩(wěn)的沙漠、海平面等區(qū)域出現(xiàn)城市、高樓等現(xiàn)象。用高中物理光學(xué)知識來進(jìn)行解釋，“海市蜃樓”實際上是因為光的折射和光的反射現(xiàn)象所引起的。從基礎(chǔ)光學(xué)理論知識當(dāng)中，可以認(rèn)識到，光在傳播過程中，若介質(zhì)出現(xiàn)變化，會出現(xiàn)折射現(xiàn)象，在特殊情況下還會出現(xiàn)反射現(xiàn)象。

以海平面所產(chǎn)生的“海市蜃樓”現(xiàn)象進(jìn)行分析，因為海水有著相對較大的熱容量，因此隨著陽光的照射，海平面的溫度上升速度要比沙灘、空氣等慢上很多。這也就使得距離海水越近的區(qū)域，溫度就會越低。由此讓海平面以上的空氣，逐漸形成了從低到高的溫度梯度。同時空氣的密度則伴隨著溫度而發(fā)生變化（即溫度越低的區(qū)域，空氣密度越大；溫度越高的區(qū)域，空氣密度越小）。所以在海平面的正上方，形成了密度逐漸下降的梯度，陽光在不同密度介質(zhì)當(dāng)中進(jìn)行傳播時，折射率將會出現(xiàn)變化。即在空氣密度越大的區(qū)域，陽光的折射率也會隨之上升。因此在諸如行人、車輛、建筑等反射的光線照射在海平面之上時，因為海平面上方空氣密度的梯度變化，導(dǎo)致折射光線無法像固定密度的空氣介質(zhì)一樣直線傳播，而是朝著海平面方向進(jìn)行偏移，致使在海平面上方出現(xiàn)海市蜃樓景觀。

需要注意的是，在沙漠當(dāng)中，因為沙粒的熱容量低于空氣，因此同樣會在沙漠上方形成空氣的梯度變化，因此也會出現(xiàn)海市蜃樓景觀。人們在沙漠當(dāng)中行走時，若看見遠(yuǎn)處有行人、建筑、樹木等與沙漠環(huán)境不匹配的景觀，便很有可能是出現(xiàn)了海市蜃樓現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

通過以上案例可以發(fā)現(xiàn)，在生活當(dāng)中一些看似復(fù)雜，無法解釋的現(xiàn)象，其實只需要用心去分析，總能找出合理的解釋。所以，作為高中學(xué)生，必須要在日常生活和學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成一雙具有較強觀察能力的眼睛。只有這樣，才能為自己的高中物理學(xué)習(xí)打下較為良好的基礎(chǔ)，使自己贏在物理學(xué)習(xí)的起跑線上。

參考文獻(xiàn)

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