在游泳馆,有这样一个现象大家可能都疑惑不解,站在清澈的游泳池里,在岸上的人会发现泳池里人的腿变短了,这到底是为什么?
谜底便是大家初中物理都学过的“光的折射”现象。
物理课本上曾解释了“光的折射”概念,当光从空气斜射入另一种介质的时候,传播的方向发生偏折,就发生了“折射”。
我们再用这张图来说明,通常当光线从一种介质斜射进入另一种介质时,因为光速的变化,在两种介质的分界处,光线的方向会发生改变。
所以,人的腿变短的道理就像是筷子在水中会弯折的道理是一样的,设在水面下有一个发光物体A(就像你的脚),它从水面下发出的光线AO和AO',当它们在进人空气时传播方向会发生改变,它们的折射光线分别为OB和0'C。当这两条光线射入眼睛时,观察者会认为光线是从A'处射来的。这样观察者所看到的物体位置比它实际的位置升高了。所以,你就会看到你的腿变短了。
生活中不光泳池中的这一现象属于光的折射,在学生时代的课本中大家都学过《两小儿辩日》:一儿曰:“我以日始出去人近,而日中时远也。”一儿以日初出远,而日中时近也。一儿曰“日初出时大如车盖,及日中则如盘盂,此不为远者小而近者大乎!”。其实这种现象其实也与光的折射存在着千丝万缕的关系。
在大气中,空气密度在垂直方向的分布极不均匀,高度越高,密度越小,高度越低,密度越大。当太阳光(或月光)从密度小的高层进入到密度大的近地层时,它们的光学路径就会发生曲折。此时我们在地面上所观测到的太阳(或月亮)总是比实际位置偏高,这种折射现象愈近地平线愈明显(日出和日落时)。
研究表明,位于地平线附近的太阳,其高度角比实际的大35’左右。很明显,太阳光盘的下缘因折射而偏高的程度要比上缘大一些。这就是为什么在日出和日落时刻太阳光盘大如车盖,且呈扁圆形。但太阳在天顶时却看不到光的折射现象。
看完了这篇文章,是否对光的折射有了更深层次的拓展及认识呢?
本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。
来源:新华网