生活中的光学现象分析

生活中的光学现象分析

摘要：我们生活的每天都有光的影子，它在我们的日常生活中占据着重要的地位，没有了光我们将无法享受这五彩斑斓的世界。当然光学在人们的日常生活中同样有着广泛的应用，比如我们常接触的光纤通讯、激光、望远镜、照相机、摄像机等，都是其在生活中的广泛应用。文章就光的几个重点性质在生活中的体现做重点分析，并简单介绍了一些应用，使大家能够简单了解到生活中的一些光学。

关键词：光学；生活

目录

1 生活中的光的直线传播 (2)

1.1日食、月食 (2)

1.2 “影”的形成 (4)

1.3光沿直线传播在生活中的一些应用 (4)

2 光的反射 (5)

2.1 月球上的反射 (5)

2.2 植物中的反射 (5)

2.3 生活中光的反射应用 (6)

3 光的折射 (6)

3.1 海市蜃楼 (6)

3.2 生活中的光的折射的应用 (7)

4 光的色散 (7)

4.1 蔚蓝的天空 (7)

4.2 彩虹 (7)

4.3 生活中光的散射的应用 (8)

5 光的干涉与衍射 (8)

5.1 灯光的光晕 (8)

5.2 五颜六色的肥皂泡沫 (8)

5.3 干涉、衍射在生活中的应用 (9)

6 分析总结 (9)

参考文献 (9)

自然世界中有一种神秘而特殊的物质—光，我们能够通过眼睛欣赏世界，是由于我们所能看到的物体自身通过反射、散射或发射的光传入了我们的眼睛，并得到了我们神经系统的正确处理。根据有关数据统计，我们只有10%左右通过感官获得的外部世界的信息不是通过眼睛。正是因为光与人类的生活和社会实践密切相关，学也是最早建立和发展起来的学科之一。当然，科学家们对光学多方面的研究也是经历了相当长的历史过程。

光源，顾名思义，也就是任何能够发出可见光的物体,太阳、萤火虫等发出的光（自然光源），蜡烛、火焰、各种各样的灯（人造光源）等所发出的光，都是我们日常生活中所熟悉的光源[1]。光源不仅用来照明，在科学实验中为了各种科学研究课题的需要，人们常使用形式多样的特殊光源，尤其是在上世纪六十年代美国红宝石激光器的成功发射，更是人们在探索光的路途中的一项重大里程碑。

光学是研究光与物质相互作用及光传播的学科[2]，物理学中所包含的重要的基础学科之中，就有光学。同时，光学也有广泛的应用，比如为了设计各种光学仪器而发展起来的几何光学，随着科技进步，物理光学也开始崭露头角，例如一直以来作为精密仪器测量中的一个重要手段—光的干涉，以及实验中我们经常使用到的一种重要的分光仪器—衍射光栅，都是物理光学发展的成果。随着光学的不断发展，当代光学被广泛应用到通讯、信息处理、材料加工、医疗、农业、军事等重要领域，有着光辉的前景。

炎炎夏日将至，大家一定会有这样的体验：都偏于喜欢穿浅颜色的衣服，而不太愿意穿深颜色的衣服。这是为什么呢？有些人可能会认为浅颜色的衣服散热好，其实事实并非如此。

大家之所以在夏天喜欢穿浅颜色衣服，真正原因是浅颜色衣服吸热较深颜色而言要弱很多。我们能够看见物体所呈现的颜色，是因为它反射了对应的可见光，就最极端的黑色而言，它不反射任何光线，光线全被吸收，包括红外线，所以它获得的能量最大，因而贴身感觉会比较热[3]。

然而哈佛大学有一项有关研究表明：在炎炎夏日，穿黑衣服比白衣服更凉爽。很多人对此很疑惑，其实大家想想那些住在沙漠等地的阿拉伯人，他们的常年处于高温炎热的环境中，而他们却穿着一身的宽大的黑色衣服，这也是他们适应环境的结果。其真正的原理是：人体内的热量主要可以通过四种方式（蒸发、传导、辐射、对流）向外消散[4]，深颜色的衣服固然要比浅颜色的衣服吸热多，这热量与

宽松的衣服构成了形成对流的动力与条件，从而小范围对流便在衣服内产生，它可以将皮肤表面的热量以及产生的一些汗液带走并降温（类似于水蒸发降温），从而使人感觉到凉爽。阿拉伯人的黑衣很宽大，因此可以产生相对较强的上述对流，我们夏天通常所穿的衣服并不是很宽大，所以对流不明显，所以大多数人还是喜欢穿着浅颜色的衣服。

我们每天都接触的家具，很多与光学密不可分，比如大家肯定会注意到，我们经常使用的台灯，有灯罩的，灯罩内经常是涂有白色物质而不是黑色或其他颜色的，这也是光学中的白色不吸收或吸收较少光线，从而使灯泡所发出的光能够照亮一定的区域；还有我们熟悉的窗帘，在夏天我们经常会拉上窗帘阻止太阳光直射到室内，从而尽可能保持室内凉快一些，而夏天我们的窗帘大都颜色较深，有的则涂有强反光物质（类似于遮阳伞的涂层），这都是利用了光线能够被吸收和被反射的性质：深颜色的窗帘可以吸收白光的大量成份，从而只是使部分光线透过，起到保持室内凉爽的作用；涂有强反光物质的窗帘，和平面镜类似，基本上不透光，起到了与上述类似的作用。接下来就光的一些主要性质在生活中的体现做一些列举与解释。

1 生活中的光的直线传播

1.1 日食、月食

07年3月19日上午上班时间段，在我国的广大地区都观测到了日偏食； 08年8月1日下午下班时间段，在我国西部、北部、中部地区均可观测到日全食，而其他部分地区也不同程度地观测到了日偏食；09年1月26日黄昏时段，在江苏、江西、湖北等地均可以观测到日环食；最近的10年1月15日下午，我国有九个多省份都观测到了日环食。

这些都是近些年来在我国可观测到的各种日食，作为大自然的奇特景象，我们在欣赏的同时也不仅为之惊叹。这奇特的自然现象，实际上主要是由光的直线传播这一性质引起的。

2008年山西拍摄到的日全食图像（引自即刻图片）

日食阶段：

①第一次接触：观测位置与半影第一次外切，进入半影，日偏食开始，初亏；

②第二次接触：观测位置与半影第一次内切，进入本影，日全食开始，食既；

日全食阶段（食甚）；

③第三次接触：观测位置与半影最后一次内切，离开本影，日全食结束，生光；

④第四次接触：观测位置与半影最后一次外切，离开半影，日偏食结束，复光。

图 1-1-1（引自即刻图片）

简单来讲，日食的产生就是由于光的直线传播，地球、月球、太阳在同一直线，月球遮挡了太阳光导致的。一般情况下，日食是不容易产生的，能够亲身观测更是机会难得。与日食相对应的，是月食：当太阳、地球、月球三者恰好或几乎运行在同一条直线上时，地球全部或部分地遮挡了太阳光，产生月食[5]。月食的发生时间，经常是在每个月的月圆前后，也就是我国传统的农历十五左右，这是月绕地、地绕日的周期性规律决定的，并且月绕地轨道与日自身轨道在宇宙空间并非为同一平面，但这上述轨道在空间有两个交点，只有在日、月均接近对应的交点时方可形成一直线，因此月食也并非月月可见的。

图 1-1-2（日食、月食形成示意图，引自百度图片）