物理探秘之——人眼看到的一切都是過去的假像!

2021-01-10 物理畢業班

如果物理老師說,你看到的日月星辰和萬物都是假的,你信麼?下面就用中學物理知識來解釋一下,為什麼說看到的一切萬物都並非真實。

在中學物理光學部分,有關「光的折射」規律,初中物理教材講解的比較簡單,只是用光路圖定性的描述了光的折射規律,至於具體的定量計算與畫圖是在高中物理才進行的。

即便是初中物理,也已經非常清晰的表達了光的折射規律。特別是最常見最有名的下面這兩幅圖。

光的折射

甲圖是「岸上的人」看「水中的魚」,由於光線從水中進入空氣,也就是從下方的光密介質進入上方的光疏介質,人眼逆著折射光線看過去,就會看到水中的魚的像,在真魚的正上方!由於人眼看到的魚像不是實際光線會聚而成,而是折射光線的反向延長線相交而成,所以,人看到的是「位置變高了的魚的虛像」!

乙圖是「水中的魚」看「岸上的人」,由於光線從空中進入水中,也就是從上方的光疏介質進入下方的光密介質,魚眼逆著折射光線看過去,就會看到岸上的人的像,在真人的正上方!由於魚眼看到的人像不是實際光線會聚而成,而是折射光線的反向延長線相交而成,所以,魚看到的是「位置變高了的人的虛像」!

光的折射——「池水變淺」的解釋

也就是說,不管是從光密介質看光疏介質中的物體,還是從光疏介質看光密介質中的物體,只要是從高處看低處或者從低處看高處,則看到的都是「比原來物體位置變高了的虛像」!

這,似乎可以解釋「這山看著那山高」這句話的由來了。

海邊日落

按照以上光路圖,如果我們抬頭看天空,看到的天上的太陽、月亮、星星,都應該是比原來位置變高了的日月星辰的虛像!

為什麼呢?因為從日月星辰發出或者反射到地球上人的眼中的光線,其實相當於從光疏介質進入了光密介質,也就相當於上圖中的乙圖,此時,人相當於水中的「魚」,所以看到的都是比原來位置變高了的物體的虛像!

海邊日落

所以,當我們在泰山頂看日出時,其實看到的是比真太陽位置變高了的太陽的虛像!而真正的太陽其實還沒有升起來!類似,當我們在大海邊看日落時,看到的也是比真太陽位置變高了的太陽的虛像!而真正的太陽其實早已經落下了!類似看到的月亮、星星也都比原來的位置變高了。

日出

這麼說來,按照中學物理光學知識,我們看到的日月星辰其實都是假的!是虛像!而不是真正的物體!

我們還可以依據以上兩圖來解釋海市蜃樓的形成,這是最讓人清楚的假象!

海市蜃樓的成因——光的折射
光的折射現象——海上的海市蜃樓
光的折射現象——沙漠裡的海市蜃樓

如果再仔細考慮一下,考慮細微的因素,考慮的嚴格一些,那麼,我們生活中的各處空氣其實都不是均勻的,也就是說我們看到所有高處和低處的物體時,物體身上或者人的身上發出或者反射的光線都已經穿過了光疏介質與光密介質,那麼我們看到的所有的高處與低處的人或物體其實都是相對低一些的物體的虛像,也就是說我們看到的所有的物體都是真實物體的虛像。

如果把剛才的那兩張圖旋轉90度,就成了下面這張圖:

上圖中,如果陰影部分是玻璃,另一介質為空氣,則甲圖的意思是人眼看玻璃中的物體其實是看到真實的物體的虛像,在真實物體的前方!乙圖的意思是玻璃中的眼睛看空氣中的物體也是真實物體的虛像,在真實物體的後方!

我們可以按照前面的光的折射原理,得到另一個結論,由於空氣密度不均勻,我們看到的前方的物體或者人其實是真實物體或者人的虛像!看到的虛像的位置要比真實的物體或者人更靠近觀察者或者遠離觀察者!

我們還可以把上圖旋轉成任意角度,都會發現,只要是從一種介質看另一種介質中的物體,看到的永遠都是真實物體的虛像!並且像的位置與真實物體的位置不重合!

這麼說來,生活在地球上的我們所看到的一切都是假的!都是虛像!即便逃離地球到了真空中,由於光線可以被大引力物體吸引導致彎曲,我們看到的也是物體的虛像!

不管在哪裡,看到的一切都是虛像!

前面我發布的文章力曾經說過,由於光的傳播需要時間,我們看到的一切都是「過去式」,現在由於光的折射,我們看到的一切都是「虛像」。

綜合起來,我們看到的一切物體其實都是「過去的虛像」!

到底是眼睛還是光線欺騙了我們?

答案很顯然,一切都是光線惹的禍!

中學生朋友們,中學物理知識有趣而且有用,要學好物理一定要展開你的豐富想像力,多和生活實際相聯繫!

中學生朋友們,為了美好的未來,加油!

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