高中物理光學(xué)在實際生活中的具體應(yīng)用

高文濤

摘 要：光學(xué)是高中物理中的重要組成部分，包括光的折射、衍射、激光等具體內(nèi)容。此外，光學(xué)也與實際生活有著密切聯(lián)系，通過學(xué)習(xí)高中物理中的光學(xué)知識，也能夠?qū)鉀Q實際生活中的問題和解釋特殊現(xiàn)象起到一定的幫助作用。首先概述了高中物理光學(xué)在實際生活中的重要作用，隨后結(jié)合高中物理教材，在介紹光學(xué)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，對其在實際生活中的具體應(yīng)用進行了分析，使學(xué)生能夠以更加積極的心態(tài)和飽滿的熱情投入到物理學(xué)習(xí)中。

關(guān)鍵詞：高中物理；光學(xué)；生活應(yīng)用

一、高中物理光學(xué)在生活中的應(yīng)用

物理作為一門與日常生活密切相關(guān)的學(xué)科，生活中的許多現(xiàn)象都可以用光學(xué)知識來解釋，例如在沙漠地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的“海市蜃樓”現(xiàn)象，就是因為地球上某一地點的物體經(jīng)過光的折射和全反射，在大氣中形成的一種虛像；汽車的反光鏡也是利用了光學(xué)透鏡的特殊成像規(guī)律制成的；高中生物實驗中所用的顯微鏡以及天文學(xué)中的望遠鏡等，也都是利用光學(xué)原理制作成的光學(xué)儀器；現(xiàn)代手術(shù)中較為先進的激光切割腫瘤細胞，也是利用了激光聚焦穿透的光學(xué)特性。因此，高中物理光學(xué)滲透到我們實際生活的各個方面，并且具有重要的應(yīng)用價值。教師在進行這部分內(nèi)容的教學(xué)時，要注重做好理論教學(xué)和實際生活的聯(lián)系，從而起到激發(fā)學(xué)生興趣、提高教學(xué)效率的效果。

二、光學(xué)在實際生活中的具體應(yīng)用

1.彩虹

在雨后天氣轉(zhuǎn)晴時，我們經(jīng)?？梢栽谔炜罩锌吹浇k麗多彩的彩虹，甚至部分情況下還會發(fā)現(xiàn)雙彩虹、晚虹等特殊的彩虹。彩虹的形成，可以利用高中物理光學(xué)中“光的折射”這部分內(nèi)容來解釋。結(jié)合以往的光學(xué)知識可知，太陽光是一種復(fù)合光，是由多種不同顏色的光聚集形成的光束。在自然情況下，這些光束直接傳入人眼，為白色可見光。但是在降雨過后，天空中會漂浮著大量的水滴，這些水滴大多為圓形，當(dāng)太陽光照射水滴時，由于入射角度不同，因此反射角度也各不相同。同時，由于光線從一種介質(zhì)（空氣）射入到另一種介質(zhì)（水），因此也會發(fā)生折射。此時，水滴的作用相當(dāng)于一面三棱鏡，通過光的色散將光束分散成多種顏色，即我們所見到的彩虹。

2.海市蜃樓

海市蜃樓大多發(fā)生于沙漠地帶，部分情況下也會發(fā)生于較為寬闊的柏油路面或海平面上。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)與氣溫變化、光學(xué)條件等因素均有一定關(guān)系。以沙漠里的海市蜃樓為例，其光學(xué)原理為：在夏季晴朗天氣，沙漠里的沙粒受到陽光直接照射，由于沙粒的比熱容要高于空氣，因此地表溫度會迅速升高。同時，由于空氣導(dǎo)熱性能較差，這就會形成不同密度的“空氣層”，并且越上層的空氣溫度越低、密度越小。當(dāng)陽光從上往下照射時，會在不同的“空氣層”中產(chǎn)生折射，從而使遠處的景物投射到沙漠表面，形成海市蜃樓。海市蜃樓這一光學(xué)景象在我國古籍中也有多次記載，例如《史記》《西游記》等名著均將海市蜃樓描寫為神仙的居所。我國的長山列島、蓬萊島等地均是海市蜃樓的觀賞佳地，每年吸引成千上萬的游客。

3.宇宙膨脹論

宇宙膨脹學(xué)說是目前天文物理中對宇宙研究的一個重要學(xué)說，該理論認為很多星球都是逐漸遠離地球的，宇宙處在不斷膨脹過程中。得出宇宙膨脹論的一項重要參考指標(biāo)，就是根據(jù)星球的光譜數(shù)據(jù)來進行說明的。我們在生活中經(jīng)常有這樣的一種感受：當(dāng)公路上有一輛疾馳而來的消防車時，我們聽到的聲音是越來越高的；當(dāng)消防車離我們而去的時候，聲音則會越來越低，即聲波的多普勒效應(yīng)。從本質(zhì)上來說，聲音和光都是一種波，所以光線的傳播也同樣適應(yīng)于多普勒效應(yīng)。

我們都知道，宇宙中存在許多類似于太陽的發(fā)光天體，我們假設(shè)地球與這些發(fā)光天體之間的距離是恒定不變的，按照多普勒效應(yīng)，地球上接受到的光波頻率應(yīng)當(dāng)?shù)韧谶@些發(fā)光天體光波的發(fā)射頻率。基于這一推理，如果該星球逐漸遠離地球，那么在地球上接收到的光波頻率應(yīng)該小于該星球光波發(fā)射頻率，反之，在地球上接收到的光波頻率應(yīng)該大于該星球光波發(fā)射頻率。事實上，在宇宙研究過程中，研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)很多星球的光譜頻率都在向頻率低的紅光移動，這就意味著頻率逐漸在降低，根據(jù)光波多普勒效應(yīng)可知，大多數(shù)的星球都在遠離地球，由此可以推斷出宇宙正在膨脹。

在高中物理光學(xué)教學(xué)中，教師可以適時地將光學(xué)知識與生活實際相聯(lián)系，讓學(xué)生充分認識到光學(xué)的應(yīng)用價值，從而加強對光學(xué)這部分知識的重視。除此之外，教師在講解這些生活應(yīng)用實例時，也能夠改變傳統(tǒng)授課模式中課堂氣氛沉悶、師生缺乏交流互動的局面，從而提高課堂學(xué)習(xí)效率。除了光學(xué)相關(guān)知識外，力學(xué)、電學(xué)等高中物理知識也與實際生活有密切聯(lián)系，教師可以將這種教學(xué)方法進行拓展應(yīng)用，確保學(xué)生高中物理學(xué)習(xí)成績的提升。

參考文獻：

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編輯 郭小琴