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生活中的光学 正文：光是在人们的生活中占据着重要的地位，可以说是任何事物都无法取代的，没有光，就没有这五彩缤纷的世界，世界将一片黑暗，没有了光，就不可能有现在这个世界。从古代开始，人们便对光学有了一定的了解，但是由于人们的认识所限，不可能对世界上的各种光学现象作出合理的，科学的解释。随着科技的发展，人们对光的认识也不断加深，能够合理地解释各种光学现象，并能利用光更好的为人们服务。下面我们来针对生活中的光的不同特性产生的现象来揭开生活中一些现象的神秘的面纱。 1．光的直线传播中国有句俗语叫做“未见其人，先闻其声”这正是由于光和声音的不同性质而产生的现象，光的波长较短，而声波的波长较长，根据波的衍射原理，与障碍物尺寸相差不大的波长的波可以产生明显的衍射现象，因而声音可以绕过墙壁等障碍物传播到人的耳朵里，而光却不能绕过墙壁等障碍物传播到人的眼睛里。因为光的波长较短所以衍射现象不明显，因此在宏观上可以认为光沿直线传播。光沿直线传播这一特性在生活中也得到了广泛的应用，例如射击时的瞄准，激光准直等现象。光的直线传播还形成了一些特有的现象，日食和月食的形成原理都是由于光的直线传播。具体的形成原因如下：日食是在同一直线上的太阳、月亮和地球之间，月亮把太阳光挡住，致使地球上的局部地方，即使是白天，也看不到太阳或只看到残缺的太阳，太阳完全被遮住称为日全食，遮住部分称为日偏食。而月食，是在同一直线上的地球把太阳光遮住，致使在晴朗的夜空，月亮也变得黑黑的，同样月食也分月全食和月偏食。在我国古代的时候，由于人们不了解月食的形成原因，迷信地认为发生月食是将要有大的灾难，因此古时人们把月食叫做“天狗吃月亮“，现在我们知道，日食和月食都是光的直线传播规律的一个自然而然的现象。光的直线传播还产生了小孔成像等现象，在晴朗的天气可以直观的看到树林中光线直线传播的现象。 2.光的反射 光的反射在生活中也有广泛的运用，最常用的应该属于大家常见的镜子，由于光的反射，镜子可以把接收到的光反射过来，这样人就可以在镜子中看到自己的样子。由于光的反射线总是与入射线分居法线两边，且与法线夹角相同，如果把镜子的面做的不是很平整，那么在镜子中看到的像就发生拉伸或扭曲，这就是哈哈镜的原理，哈哈镜表面做的不平整，当人从镜子中看到自己的扭曲的像时会忍不住哈哈大笑，哈哈镜因此得名。汽车的后视镜也运用了光的反射原理，汽车后视镜作出凹面，后面的景物反射回人眼时就缩小了，因此可以在很小的镜面中看到后面的大面积景物。光的反射在交通工具另一应用：高速公路上的标志牌都用"回归反光膜,,制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,所以标牌上的字特别醒目.另外运用各种曲面对光的不同反射作用可以使光汇集或发散，手电筒里的反射镜就是运用这个原理将从小灯泡发出的光反射后沿直线射出。光的反射分为全反射和漫反射，镜子的反射属于全反射，光从镜子中反射回来后能量损失极少，而大部分的表面不是很光滑的物体大多属于漫反射，这是由于漫反射的光学进入人们的眼睛人们才能看到物体的样子。大家可能都有这种感觉，如果黑板做的不好的话坐在旁边的同学就看不到黑板上的字，原因正是产生了全反射。因此现在的黑板表面都做了特殊的粗糙处理这样无论做到什么地方的同学都可以看到黑板上的字迹。 3.光的折射 光的折射也在生活中得到广泛的应用，特别是透镜折射。眼睛成像是透镜成像规律的重要应用。照相机与眼睛有相似的结构，通过生理学中的眼模型，眼睛可以看成是精巧的照相机，眼球中的角膜和晶状体的共同作用，相当于一个“凸透镜”，视网膜相当于照相机的底片。从物体发出的光线经过人眼的凸透镜在视网膜上形成倒立、缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。这就是眼睛成像的基本原理。传统照相机的原理与眼睛类似，但是也有不同的地方。 眼睛与传统照相机的比较：眼睛照相机结构角膜和晶状体（相当于一个凸透镜）镜头（相当于一个凸透镜）调整瞳孔光圈接收视网膜（有感光细胞）底片（有感光材料）成像缩小、倒立、实像缩小、倒立、实像成像原理像距不变，当物距减小（或增大）时，增大（或减小）晶状体的曲率以减小（或增大）焦距，使物体在视网膜上成清晰的像焦距不变，当物距增大（或减小）时，减小（或增大）镜头到底片间的距离，使物体在底片上成清晰的像近视也是生活中的常见现象，它形成的原因就是由于长期的看近处的东西，眼睛的晶状体产生了变形，调节能力差，不能使物体的光投影到视网膜上，因此不能看清远处的东西。日常生活中用的放大镜也是也是光的折射的原因，凸透镜成像的原理如下： 相距与焦距关系成像特征相距与焦距关系应用u＞2f 成倒立缩小实像f＜v＜2f 照相机u=2f 成倒立等大实像f＜u＜2f 成倒立放大实像v＞2f 投影仪u＜f 成正立放大虚像v＞u 放大镜u=f 不成像注：u为像距v为物距，f为透镜焦距凸透镜成像特征： 1.一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小 2.凸透镜成的实像永远是倒立的 3.无论成虚像或实像，只要物距越小，像距越大，像也越大：反之，像距越大，物距越小，像也越小。 4.虚像不是人的幻觉，是真实存在的，照相机也能照出虚像，如：用照相机能照到物体在平 面镜中所成的像。由于大气的密度对光线的折射率不同，太阳在清晨是看起来会大一些，在中午看起来会小一些。大气对光的折射还产生了海市蜃楼等奇妙现象。 4.光的散射光的散射在生活中也产生了很多神奇的现象。就拿天空来说吧，为什么晴朗的天气里呈现蔚蓝色呢？原因很简单，大气对太阳光的散射作用，使我们看到的天空呈现蓝色。地球表面被大气包围，当太阳光进入大气后，空气分子和微粒（尘埃、水滴、冰晶等）会将太阳光向四周散射。太阳光是由红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫七种光组成，以红光波长最长，紫光波长最短。波长比较长的红光等色光透射性最大，能够直接透过大气中的微粒射向地面。而波长较短的蓝、靛、紫等色光，很容易被大气中的微粒散射。在短波波段中蓝光能量最大，散射出来的光波也最多，因此我们看到的天空呈现出蔚蓝色。其实，天空一直是蓝色的。在高原上几乎天天都可以看到蔚蓝色的天空。春天风沙弥漫，夏天满天云彩，冬天烟雾层层，妨碍我们经常看到蓝天，只有秋天空气净洁，使我们看到蓝天的机会特别多。在太阳光通过大气层入射到地球表面的过程中，大气层中的空气分子或其它质点（如水滴、悬浮微粒或空气污染物）会对日射产生吸收、散射、反射、透射等作用，而形成了蓝天、白云或绚丽的夕阳余晖。在没有大气层的星球上，即使是白昼，天空也将是漆黑一片。我们所见的蓝天乃是因为空气分子对入射的太阳光进行选择性散射的结果。散射量与质点的大小有极大关系，当质点的直径小于可见光波长时，散射量和波长的四次方成反比，不同波长的光被散射的比例是不同的，此亦称为选择性散射。以入射太阳光谱中的蓝光（波长=0.425μm）和红光（波长=0.650μm）相比较，当日光穿过大气层时，被空气质点散射的蓝光约比红光多五倍半，因此晴天天空是蔚蓝的。但当空中有雾或薄云存在时，因为水滴质点的直径比可见光波长大，选择性散射的效应不再存在，此时所有波长的光将一视同仁地散射，所以天空呈现白茫茫的颜色。至晴天空中的白云，云内的云滴直径更大，日光照射到它们时已非散射而是反射现象，所以看起来更显得白而光亮。 5.光的色散白光是由赤橙黄路青蓝紫七种不同颜色的光复合而成的，白光的色散也在生活中产生了漂亮的景象，彩虹便是其中之一。彩虹是太阳光穿透雨的颗粒时形成的。原本光是笔直行进的，但它也具有一旦进入水中就会折射的性质。因此太阳光在通过雨的颗粒时就会折射。此时，由于光折射的角度因颜色而各异，所以七种颜色会以各自不同的角度折射。所以七种颜色会很漂亮地排列起来。这就是形成彩虹的原理。因为彩虹呈现于与太阳方向相反的天空，所以想在雨后看彩虹时要背对着太阳。夏天雨后，乌云飞散，太阳从新露头，在太阳对面的天空中，会出现半圆形的彩虹。虹是由于阳光射到空中的水滴里，发生发射与折射造成的。我们知道，当太阳光通过三棱镜的时候，前景的方向会发生偏折，而且把原来的白色光线分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫7种颜色的光带。下过雨后，有许多微小的水滴漂浮在空中，当阳光照射到小水滴上时 会发生折射，分散成7种颜色的光。很多小水滴同时把阳光折射出来，再反射到我们的眼睛里，我们就会看到一条半圆形的彩虹。 彩虹的色带分明，红的排在最外面，接下来是橙、黄、绿、青、蓝、紫6种颜色。空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜艳。也比较窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。我们面对着太阳是看不到彩虹的，只有背着太阳百能看到彩虹，所以早晨的彩虹出现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。可我们看不见，只有乘飞机从高空向下看，才能见到。 虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。 彩虹的明亮程度，取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮，小水滴体积越小，形成的彩虹就不明显。 一般冬天的气温较低， 在空中不容易存在小水滴， 下阵雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。 ========================================== 2014款升级版手动辉度计测试台，BM-7测试台欢迎订购！ 深圳任工自动化设备有限公司 13714021969任鹏QQ949352 SMD-LED设备/测试设备,非标自动化设备,研发,销售,技术服务 关键词： 光学
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rp0903 2014-03-28 10:46