淺談生活中常見的光現(xiàn)象及物理原理

鄭堃坊

摘 要：物理是一門重要的課程，同時物理與生活又有非常緊密的聯(lián)系，在學(xué)習物理知識的過程中，可以從一些生活現(xiàn)象來反思其中的物理原理，由此加強自身的了解認識。對此，本文從高中物理的光學(xué)知識出發(fā)，探討了生活中的一些常見光學(xué)現(xiàn)象，然后分析了其中所包含的物理原理，希望可以為廣大高中生學(xué)習物理知識提供參考。

關(guān)鍵詞：物理 生活 光學(xué)現(xiàn)象 物理原理

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（c）-0249-02

光學(xué)是高中物理知識的一個重要構(gòu)成板塊，我們在進行學(xué)習的時候，一定要對光學(xué)知識實現(xiàn)有效的掌握和理解。但是如果單純從課堂來學(xué)習光學(xué)知識，難免存在一些局限，因為這樣的學(xué)習模式較為理論。而光學(xué)現(xiàn)象和實際生活存在緊密的聯(lián)系，因此我們可以從生活光學(xué)現(xiàn)象來理解其中的物理原理，加強認知掌握，提高學(xué)習效果。

1 生活中的反射現(xiàn)象與物理原理

在生活實際當中，光學(xué)現(xiàn)象最為常見的一種形式，就是反射，比如我們平時照鏡子，就是反射現(xiàn)象。再比如在太陽光下拿出手機，手機屏幕也會投射出一條光線，可以在暗室中形成光點。而水面倒影，也是一種反射現(xiàn)象。反射是一種最基本的物理光學(xué)現(xiàn)象，在生活中也有很多案例可循，那么其中的物理原理是什么呢？簡單來說，反射指的就是光線從透明介質(zhì)射向另一種介質(zhì)，在兩種介質(zhì)表面發(fā)生光路翻轉(zhuǎn)，回到原本的介質(zhì)中進行傳播。比如我們照鏡子，光線從空氣向鏡面?zhèn)鞑?，到達鏡面后被反射回來，進入我們的眼睛，這樣我們就可以從鏡子看到對應(yīng)的影像。再比如手機屏幕在太陽光下可以出現(xiàn)新的光路，這也是反射。而且我們可以發(fā)現(xiàn)，當輕微翻轉(zhuǎn)手機屏幕，那么新出現(xiàn)的光路也會隨之改變傳播方向。這其中就體現(xiàn)出來了反射的內(nèi)涵。在反射中，入射光線與出射光線與介質(zhì)接觸面形成的夾角是始終相等的，不論是入射光線角度變化，還是接觸界面翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致角度變化，出射光線都會隨之一同改變，并保持夾角相等的規(guī)律。除此之外，反射的光路是可逆的，也就是從出射光線路徑射入一束新的光線，那么其形成的反射光線會和原本的入射光線路徑重合。

2 生活中的折射現(xiàn)象與物理原理

除了反射這個常見的光學(xué)現(xiàn)象之外，在生活中，折射現(xiàn)象也是非常常見的，在我們的日常生活中有不少實際的案例，比如筷子在水中變彎、水中的魚兒實際位置要比眼見的位置偏低等。這些讓我們產(chǎn)生視覺誤差的光學(xué)現(xiàn)象，就是折射。所謂的折射，其是一種和反射相似但是又有不同的光學(xué)現(xiàn)象。折射也是發(fā)生在兩種介質(zhì)之間，而且是兩種透明介質(zhì)，光線從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)，光線的傳播路徑發(fā)生偏折，和原本的傳播路徑不在同一條直線上，這種現(xiàn)象就被稱之為折射。因為光路在進入另一種介質(zhì)后發(fā)生了偏折，所以我們?nèi)庋鬯娋蜁a(chǎn)生誤差。之所以會出現(xiàn)折射，是因為兩種不同的介質(zhì)，其折射率不同。如果兩種不同介質(zhì)的折射率相同，那么光線就不會發(fā)生偏折了，也就不會產(chǎn)生折射現(xiàn)象，所以不同介質(zhì)之間的折射率差異，是引起折射現(xiàn)象的根本原因。在折射現(xiàn)象中，入射角的定義和反射一樣，都是入射光線與法線的夾角，而折射光線與法線的夾角，則稱之為折射角。折射現(xiàn)象的全過程發(fā)生在兩種不同的介質(zhì)中，而反射則是全部在同一介質(zhì)中，這是二者的一個差別。另外，反射角與折射角不相等，但是也有特殊情況，那就是光線垂直射入介質(zhì)時，那么光線不會反射偏折，這時也就不存在折射光線了。

3 生活中光的色散現(xiàn)象與物理原理

色散現(xiàn)象是物理光學(xué)的另一個知識點，在17世紀，英國物理學(xué)家牛頓通過三棱鏡讓太陽光發(fā)生了色散，從而認識到太陽光是由多種不同顏色的光線復(fù)合組成的，太陽光并非是一種單一的光線。而在生活中，色散現(xiàn)象最具代表性的，就是雨后的彩虹，呈現(xiàn)出多種不同的顏色。為什么在雨后會出現(xiàn)這樣的光學(xué)現(xiàn)象呢？原因就是在下雨之后，空氣中會殘留很多球形的小水滴，太陽光被這些小水滴折射，導(dǎo)致太陽光產(chǎn)生色散。因為太陽光本身是由多種不同的單色光復(fù)合構(gòu)成，而不同顏色的單色光，其波長不同，從而導(dǎo)致在同一物體中的折射率是不同的，進而太陽光在折射過程中，單色光發(fā)生分層，按照不同的顏色實現(xiàn)排列，形成了我們所看到的彩虹。值得注意的是，太陽光除了可以發(fā)生色散現(xiàn)象之外，還能夠影響透明物體的顏色。比如在白屏前放置一塊藍色的玻璃，那么映照在白屏上的光線，就會呈現(xiàn)出藍色。如果放一塊紅色的玻璃，那么映照在白屏上的光線，就會呈現(xiàn)出紅色。這就說明光線中的其他顏色被有色玻璃吸收了，只有同種顏色的光線才能通過，所以實際上透明物體的顏色，是由通過它的色光來決定的，玻璃能通過藍色光，那么就呈現(xiàn)藍色；能通過紅色光，就呈現(xiàn)紅色。

4 生活中看不見的光及物理原理

光除了可見光之外，還有一些看不見的光，也就是非可見光。雖然這些非可見光我們平日里看不到，但是在生活中實際上有很多運用，比如現(xiàn)在很多學(xué)校都開始在教室里安裝紫外線燈用于殺菌消毒，還有消防、軍隊等使用的紅外夜視儀，家庭使用的紅外線電器遙控器等，這些都使用了我們?nèi)庋劭床灰姷墓?。紫外線的波長一般在100～400nm之間，不能引起人的視覺感官，紫外線雖然具有殺菌消毒等積極作用，但是如果人體接受過多的紫外線照射，會嚴重損傷皮膚。紅外線則是一種介于微波與可見光之間的電磁波，波長在760nm～1mm之間，任何高于絕對零度的物質(zhì)，都可以產(chǎn)生紅外線，在物理中也將其稱為熱射線，紅外線含有熱量，在太陽光中，紅外線承載了大部分熱量。在現(xiàn)實生活中，紅外線的運用很廣泛，比如醫(yī)學(xué)上用來治療一些皮膚上的斑點，因為紅外線具有熱輻射，可以緩釋皮膚下的色素沉積，在4～14μm這個范圍的紅外線，在醫(yī)學(xué)界還被稱為“生育光線”，對促進生命生長具有積極作用，能夠促進血液循環(huán)，活化人體細胞。

5 生活中的光污染現(xiàn)象與物理原理

任何事物都有兩面性甚至多面性，光也是如此，在光學(xué)學(xué)習中，我們不僅要了解正面的光學(xué)現(xiàn)象與原理，對于生活中的光污染現(xiàn)象和其中原理也要形成了解，這樣才能為以后治理光污染貢獻我們自身的力量。在生活中，光污染的形式多樣，比如道路上的汽車開啟遠光燈，這就是一種光污染，影響行車和行人視線，容易引發(fā)安全事故。再比如紫外線會對人體皮膚和眼角膜造成傷害，照射過度會引起惡心、頭暈、眼睛疼痛甚至視力下降等問題。為什么遠光燈會成為光污染呢？因為現(xiàn)在很多小汽車遠光燈都是氙氣大燈，其亮度很高，超出人眼承受范圍，會導(dǎo)致人視覺受到影響。而紫外線為什么照射過度會給人體帶來危害呢？原因就是紫外線有不同的波長范圍，一般可以分為長波320～400nm，中波280～320nm以及短波100～280nm。短波紫外線可被臭氧層隔絕，而長波紫外線則具有很強的殺傷力，消毒殺菌一般都使用長波，人體細胞無法長時間處在這樣的環(huán)境中，因為長波紫外線穿透性很強，能夠達到人體組織深處，所以必須要避免被長波紫外線照射。

6 結(jié)語

在高中物理的學(xué)習中，光學(xué)知識非常重要，我們需要形成牢固掌握。而在生活中，有很多光學(xué)現(xiàn)象，我們應(yīng)該從這些生活現(xiàn)象出發(fā)，分析其中的原理，將課本上的物理知識結(jié)合起來，在弄清這些光學(xué)現(xiàn)象的同時，對相關(guān)的理論知識實現(xiàn)有效的掌握。

參考文獻

[1] 李晨瀟，張超.論光學(xué)知識對自然現(xiàn)象的詮釋[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2016（2）：48.

[2] 覃明芳.學(xué)以致用——物理現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用[J].考試周刊，2017（15）：102.

[3] 高文濤.高中物理光學(xué)在實際生活中的具體應(yīng)用[J].新課程（下），2017（9）：64-64.