日出与蜃景.doc

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日出与蜃景
日出与蜃景都包含有一定的光学知识,但它们是有区别的。在应用有关光学知识分析解释这种光学自然现象时,要注意正确应用相关的光理论。
一、光的折射与日出
光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,日出时太阳理应恰好处于地平线时我们才能看到。但是,由于大气层并非均匀,而是在地面附近稠密,空中稀薄,且越到高空越稀薄。因而,远在大气层外的太阳光射入我们眼睛的过程,一路上传播光的空气介质的折射率是逐渐增大的,因而太阳光一路折射使光线呈弯曲状。
由于太阳光是不断从折身率n较小的空气层射向折射率较大的空气层,因而折射角r要小于入射角I,使得光线前进的总效果呈弯曲状。又由于人们日常生活的习惯经验,总认为光线是沿直线传播的。因而,人眼总是逆着光线方向去寻找发光的物体,故认为日出时太阳恰好处于地平线上,而非在地平线以下。由此看来,大气层对太阳光的折射结果,使我们看到的日出要早一些,也就是看到的天体位置比实际置高一些。
二、光的反射与蜃景
无论是海面上的蜃景,还是沙漠上的蜃景,都是远处地面上的物体的光线经大气层反射进入人眼的。因而和日出相比,它们的区别在于,日出“早出〞现象是远在大气层外的光线过大气层后的一种光的折射现象,而蜃景现象是远处地面上物体的光线经大气层反射的一种光的反射现象。
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对于海市蜃景,因海面处空气温度低,下层空气的折射率比上层大,故来自远处物体上的光线是从光密介质进入光疏介质,将发生全反射,使光路呈弯曲状。人眼远远望去,好象在沿直线方向海面的的远处上空有物景存在。
沙漠蜃景,是因沙漠外表空气因太阳照晒温度高,下层空气的折射率比小层小,故来自远处物体上的光线也是从光密介质进入光疏介质,在地面附近发生全反射的结果。使人眼远远望去好象在沿直线方向沙漠的远处有一池清水,甚至“水面〞上景物倒立的像。
由此可见,日出与蜃景生产的条件和原因是不同的。学习中要注意区分分析它们所应用的光学知识及处理方法。