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现象很有趣 光学解秘密

日期:2018-09-14

物理知识与我们的生活息息相关,我们的身边到处都是物理现象。只要我们认真观察,善于思考,多问几个为什么?就可以对这些现象做出科学的解释。下面就日常生活中,我们常见的一些光学问题进行简单的探讨。

1.为什么窗玻璃上的裂痕在阳光下显得格外光亮?


      我们知道,当光线从光密媒质射到光疏媒质中时,若入射角大于临界角,就会发生全反射,这时入射光线全部返回到原媒质中。当窗玻璃上有裂痕时,由于裂痕中含有一定量的空气,当光线通过玻璃射到裂痕的表面时,若入射角大于临界角,就会发生全反射现象。这样进入人眼的光线就明显地增多了,所以裂痕看起来比其它部分要明亮的多。



2. 无影灯为什么会无影?


医院外科手术台上所用的光源,人们把它叫做无影灯。给病人做手术时,医生的手和器械下面都不会产生阴影,这其中的原因是什么呢?

大家都知道,光在同一种均匀的物质中是沿直线传播的。一个点光源照射到不透明物体时,会在物体的后面产生一个阴暗的区域,这就是人们常说的影子。我们又把它叫做物体的本影。但是,若有两个或两个以上的点光源交叉照射一个不透明的物体的时候,在物体的后面既有完全不受光照的本影区,又有半明半暗的半影区。当光源数目增多、分布区域变大时,物体的本影区就会变得越来越小,半影区也会随之越来越小。当光源的数目足够多时,本影和半影都变得仅凭人眼无法察觉到的时候,人们便会感到无影了。手术台上用的照明灯就是由数目较多、分布区域较大的一组灯泡组成,因此在它的下面通常不会出现影子。


3.为什么磨砂玻璃沾上水后会变得透明?


      大家都知道,磨砂玻璃只能透过光线而不能看清楚景象。但是当磨砂玻璃沾湿了水后,就变得透明而能看清楚景象了,这其中有什么奥秘呢?原来磨砂玻璃的表面是凹凸不平的,当光线到达其表面时,就会向不同的方向发生漫反射。这些光线进入人的眼睛,就只见光而不能看清楚磨砂玻璃另一面的物体。而当磨砂玻璃沾上水以后,由于水的折射率为1.33, 与水的折射率1.5相差不多,故光线在凹凸不平的表面折射程度减小,光线就能保持规则的折射,故能看清楚磨砂玻璃另一面的景物了。


4.在水中看物体为什么要戴潜水镜?


人眼由于长时间养成的习惯,只适宜在空气中看东西。在水中看东西时,如果不戴潜水镜,就只能看到模糊的影像。这是由于人眼对光线的折射能力,主要由角膜产生,角膜的折射率约为1.38。当人在空气中看东西时,光从空气进入角膜,空气的折射率约为1.00,故光线从空气进入人眼后会发生较大的偏折,使这些光线会聚成像在视网膜上,人便能看清楚物体。当光线从水中射入人眼时,由于光线偏折较小,这些光线会聚所成的像呈在了视网膜的后边,所以在水中看水中的物体就是模糊不清了。

潜水镜的功用就是使从水中射来的光线,要经过潜水镜中的空气到达人眼,这就恢复了在空气中看物体的折射能力,故只有这样,在水中的人们才能看清楚水中的景物。