光的反射有趣现象(一个有趣的现象)

早在2000多年前,我国的墨子就观察到了光沿着直线传播,然而在千年之后,即1870年的一天,英国伟大的物理学家丁达尔在众人面前做了一个生动的实验,人们看到了光被水所俘获,光的轨迹发生了弯曲,这究竟是怎么一回事呢?

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(1)

丁达尔首先找来了一个木桶,然后把木桶里注满水,接着在木桶的底部凿开一个小孔,最后,它用一盏灯在木桶的上方照亮。这时,台下的观众看到了一个不可思议的现象,那就是水把光给俘获了,光的轨迹神奇的发生了弯曲。光沿着直线传播是公认的,然而,怎么才能解释得通这个现象呢?

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(2)

这个现象的背后就是光的全反射现象,当光从光密介质向光疏介质中传播时,只要光的入射角大于或等于临界角时,光就会发生全反射。这就好比光从小孔中出来后,由于水的密度比空气密度大,光在水柱里发生了偏转而没有散发到空气中去,经过不断的全反射后,人们看到的光的轨迹自然就弯曲了。那么,光发生全反射的临界角有多大呢?

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(3)

这里所说的临界角其实就是光的入射角,当光从光密介质射向光疏介质时,如果光的折射角等于90°的话,那么这时的入射角就是光发生全反射的临界角。由于光发生全反射的时候没有能量的损失,人们利用这个原理就创造出了光导纤维。

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(4)

光导纤维的本质是一种透明的玻璃纤维丝,直径通常在1um-100um之间,它有内芯和外套组成,为了能让光(电磁波)在光导纤维里发生全反射,在制作光导纤维时,它的内芯的折射率要远远大于外套的折射率。当光从一端进入时,它就能在内芯和外套的界面上经过多次全反射,最后从另一端完全射出。

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(5)

光于光的反射现象,在读书的时候也是能亲眼见到的。当老师用粉笔在黑板上不断的抄写知识点时,坐在下面的同学有的能清除的看见黑板上的粉笔字,而有的同学则需要摇晃脑袋后方能看见,这又是为什么呢?

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(6)

对于看得见黑板上粉笔字的同学而言,那是因为光的漫反射后将字呈现在了这些同学的眼前;而对于看不见字的同学而言,那是因为你所处的位置的光刚好发生了镜面反射,将黑板上的字的图像反射到其它地方。

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(7)

在炎热的夏天里,我们看到路面上行驶的汽车具有上下左右的晃动感,这跟光有什么关系呢?

我们知道,在地球的对流层中,其温度是随着高度而不断下降的,高度每升高100米,温度下降大约1℃。在炎热的夏天里,路面上的温度肯定比空气的温度要高很多,当光从暖空气(路面)进入到冷空气(汽车周围)时,光的传播方向会偏向接近温度梯度的方向,因此,光线就会呈现向上弯曲的假象。

光的反射有趣现象(一个有趣的现象)(8)

由于地面上的热空气不断的上升,地上的冷空气不断的下降,空气层混合后,引起上升的湍流,因此,人们看到的汽车图像就会被扭曲,故而看到的汽车就具有上下左右的晃动感了。

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