姚溶俊

摘 要：學(xué)習(xí)來源于實(shí)踐，更來源生活，筆者對(duì)于生活中的常見現(xiàn)象，特別是天氣現(xiàn)象極為好奇?；诖耍疚耐ㄟ^自身經(jīng)歷，對(duì)生活中常見的交通指示燈、朝霞、彩虹、鏡面反射，以及全息投影等現(xiàn)象進(jìn)行了光學(xué)的解釋和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：物理 光學(xué)現(xiàn)象 生活 現(xiàn)象

高中物理是整個(gè)物理科目中非常重要的一部分，尤其是光學(xué)知識(shí)，它在光學(xué)儀器、照明設(shè)備、激光設(shè)備、光感傳輸?shù)阮I(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。然而高中物理中的光學(xué)理論知識(shí)，大都來源于自然現(xiàn)象或者日常的生活現(xiàn)象，所以在對(duì)高中物理知識(shí)學(xué)習(xí)之后，反過來從物理角度解釋它們實(shí)現(xiàn)的基本原理，對(duì)于高中物理的學(xué)習(xí)水平提升將會(huì)有很大的幫助。

1 、 光波的長(zhǎng)短變化與吸收現(xiàn)象

在上學(xué)的路上，我們可看到交通指示燈顏色為紅、黃、綠三色，那么大家知道它為什么會(huì)這樣設(shè)計(jì)呢？根據(jù)我們所學(xué)的光學(xué)知識(shí)可了解到紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，而波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生衍射，且紅光比較醒目，在即使有霧的天氣中也更容易被看見，因此交通指示燈正是借助了紅光的光程遠(yuǎn)，被散射光線少的原理，被采用作為禁止通行的信號(hào)。另外，民間有俗語“朝霞不出市，晚霞走千里”的說法，那么，大家知道霞和天氣之間有什么聯(lián)系呢？曾有一位老師告訴我，如果霞的顏色是干紅，預(yù)示是晴天；如果霞的顏色是深紅色，則表示今天會(huì)下雨。起初我不信，后來發(fā)現(xiàn)這是有一定的科學(xué)道理的。因?yàn)橄嫉念伾饕c大氣中的懸浮微粒和水蒸氣的含量有關(guān)，加之相對(duì)于青光，水滴對(duì)紅光的吸收能力更強(qiáng)，所以當(dāng)霞是深紅色時(shí)，表示空氣中的水分子較多，可能下雨，而顏色是干紅色時(shí)則相反。

2 、 光的折射現(xiàn)象

夏日的午后，雨過天晴，在陽(yáng)光照射的對(duì)面天空中，我們有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)紫外紅，顏色排列有規(guī)律的半圓形彩環(huán)，也稱彩虹。那么彩虹又是怎么形成的？由于太陽(yáng)光是一種復(fù)合光，而這些不同顏色的色光其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同，也就是說它們的頻率是不同的，又由于頻率不同的色光對(duì)于同一種介質(zhì)的折射率不同，而折射率不同的光線又會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象，因此當(dāng)太陽(yáng)光照射到小水珠上時(shí)，由于空氣與水的折射率不同，光線在射入兩種不同折射率的介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生折射，而當(dāng)進(jìn)入水珠里的光線由于其折射率比空氣的折射率更大，滿足全反射的條件與一定的角度時(shí)，其會(huì)發(fā)生全反射，而由于發(fā)生全反射的光線會(huì)反射出水珠，此時(shí)光線就會(huì)發(fā)生散射，因此光線會(huì)因頻率的不同，由復(fù)合光分散成七種色光，即紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，當(dāng)然完全有可能發(fā)生第一次全發(fā)射之后，光線還是不能射出的情況，而此時(shí)它還會(huì)出現(xiàn)第二次或者是第三次全反射，而這就是彩虹形成的原因，也是我覺得神奇的地方。

3 、 光的鏡面反射和漫反射

相信我們大多數(shù)年輕人有在公園里劃船的經(jīng)歷，拿我自身來說，就經(jīng)常在湖面上遇到使人視覺產(chǎn)生疲勞的耀眼炫光，從而影響到劃船的舒適度，而這是因?yàn)樵谒谋砻嫱瑫r(shí)發(fā)生了鏡面反射和漫反射，它們的反射光在重疊時(shí)就造成了這種炫光現(xiàn)象。同時(shí)由于太陽(yáng)光是自然光，經(jīng)過鏡面反射后通常形成了部分偏振光，而經(jīng)過漫反射后是非偏振光，這些從水平面上反射回來的光中含有大量在水平方向振動(dòng)的直線偏振光，因此只有將水平方向振動(dòng)的偏振光減弱，才能消除水面上形成的炫光，所以游客們遇到這種情況時(shí)，都會(huì)戴上與普通眼鏡外觀相同的偏振太陽(yáng)眼鏡。這種偏振太陽(yáng)眼鏡中設(shè)計(jì)安裝了偏振軸在豎直方向的偏振片，水面上沿水平方向振動(dòng)的偏振光在經(jīng)過偏振片后會(huì)被大大減弱，從而達(dá)到“吸收”的效果，因此游客就不會(huì)感到有炫光刺眼。另外，大家都知道磨砂玻璃能夠透光但不能反射清晰景象，但是當(dāng)磨砂玻璃沾水變濕后，就變得透明了，而這是由于磨砂玻璃的表面是凹凸不平的，當(dāng)光線照在上面會(huì)發(fā)生漫反射，加之折射光線也無規(guī)則，因此無法反映清晰的景象，而當(dāng)磨砂玻璃沾上水以后，凹凸不平的表面被填滿，光線就能保持規(guī)則的折射方向，故能使人看清楚磨砂玻璃另一面的景物。

4 、 光譜效應(yīng)

不知道大家有沒有聽過宇宙膨脹學(xué)說，它認(rèn)為很多星球都是逐漸遠(yuǎn)離地球的，宇宙處在不斷膨脹過程中，而得出宇宙膨脹論的一項(xiàng)重要參考指標(biāo)，就是根據(jù)星球的光譜數(shù)據(jù)來進(jìn)行說明的。起初，我對(duì)此表示很驚訝也不相信，但生活中卻有類似此原理的現(xiàn)象，例如：火車進(jìn)站鳴笛時(shí)，在火車站內(nèi)的人會(huì)感覺到火車聲音音調(diào)越來越高，而在火車離站鳴笛時(shí)音調(diào)會(huì)越來越低，這就是聲波的多普勒現(xiàn)象。聲音也是一種波的存在形式，當(dāng)火車進(jìn)站時(shí)，由于火車處在靠近運(yùn)動(dòng)中，鳴笛聲源生成的固定頻率會(huì)隨著火車速度的變化而變化。聲音接受者認(rèn)為，速度會(huì)增加，距離不變，而傳播時(shí)間則會(huì)變短，對(duì)于聲波來說，頻率則會(huì)變高，在火車出站時(shí)，頻率則會(huì)降低。同樣覺得不可思議的是與上文聲波原理相同，在書中看到有研究者說宇宙中很多星球都會(huì)發(fā)光，假如一個(gè)星球相對(duì)于地球距離不變，那么類似于聲波多普勒現(xiàn)象，地球上接收到的光波頻率與該星球的光波發(fā)射頻率則相同。但是，如果該星球逐漸遠(yuǎn)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，反之亦然。

5、光的干涉與衍射現(xiàn)象

全息技術(shù)作為一種新型的投影技術(shù)，其第一步是利用光的干涉原理記錄物體光波信息，即被拍攝物體在激光輻射下形成漫射式的物光束，而另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，與物光束疊加形成干涉，通過把物體光波上各點(diǎn)的相位和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的間隔將物體光波的信息記錄下來，而記錄著的干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖；其第二步是利用光的衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，即全息圖在激光照射下，其衍射光波一般可給出兩個(gè)像，即原始像和共軛像，再現(xiàn)的圖象立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效果，全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，所以它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖象，而這就是全息技術(shù)的光學(xué)原理。

6、 總結(jié)

生活是我們最好的老師，只要我們處處留心生活，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)物理就在身邊。培養(yǎng)善于觀察周圍事物的能力，并用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行合理的解釋，可使我們能夠了解到物理現(xiàn)象，并能幫助我們進(jìn)行試驗(yàn)操作，激發(fā)我們學(xué)習(xí)物理的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王化銀，張東雨.幾例有趣光學(xué)現(xiàn)象的定量分析[J].科教文匯（下旬刊），2013（08）.

[2] 王文麒，樂永康.光盤結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)中的光學(xué)現(xiàn)象[J].物理實(shí)驗(yàn)，2013（04）.

[3] 李晨瀟，張超.論光學(xué)知識(shí)對(duì)自然現(xiàn)象的詮釋[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2016（02）.