「光的5大性質」構成常見的各類光現象

2020-12-05 簡一空間表現

前2篇文章主要為大家分享了自然界裡的光源有哪些種類,以及它們都是如何發生的。

一天中不同色溫的陽光

這些不同種類的自然光源會與空氣中的氣體、灰塵顆粒、水等各種物體相互作用,從而形成千變萬化的其他光現象。它們可能是由於各種散射、色散、衍射、幹涉等原因形成的。

1光的散射

a.曙暮光:

在日出之前或日落之後,地平線處會出現一絲「紅黃相間的線」,這是太陽落入地平線(或從地平線升起)時特有的光現象。

太陽落入地平線之後的光現象

它有屬於自己的名稱,叫做「曙暮光」。其次還有一個飽含詩意的別名——晨昏蒙影。

如果在生活中仔細觀察天空,其實這種「美景」很是常見。它的出現是由於太陽在還未露出地平線之前,陽光照射到高層大氣,被大氣分子散射後而形成的。

b.朝霞和晚霞:

在日出前或日落後的天空之中,時常會出現五彩繽紛的彩霞。同樣,這也是大氣、雲彩等對太陽光散射後而導致的現象。

落日晚霞

此時太陽光在大氣中要走相對較長的路程,人眼所看到的直射光中只剩下波長較長的紅橙光(大量波長較短的藍光都被散射掉了,無法進入人眼),所以我們看到的彩霞也是橙紅色的。

2光的散射

a.瑞利散射產生藍天:

光的散射現象有2種,第一種是瑞利散射。每當天空晴朗,萬裡無雲時,陽光直接穿過空氣中的各種分子(無其他雜質),可以直入眼底。

而此時瑞利散射的作用主要體現在:將大量短波的藍光散射掉,使整個天空顯現為藍色。

b.米氏散射產生白云:

另外一種散射叫做「米氏散射」,它主要是由大氣中的微粒,比如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。

米氏散射對任何波長的光的散射程度都是一樣的,所以太陽光通過各個微粒之後散射出的光是白色的。

3光的色散

色散是指光照進水微粒裡經2次折射之後再反射出來的現象。彩虹就是太陽光沿著一定角度射入空氣中的水滴後,所引起的一種較為複雜的色散現象(與太陽光通過三稜鏡後產生七色光的原理一樣)。

在這兒順便與大家分享一個觀看彩虹的小技巧:人背對著太陽,此時彩虹會出現在人體上空左、右側40°的位置,也就是背對太陽時十點鐘方向或兩點鐘方向。

雙彩虹

偶爾大氣情況極為複雜,還可以看見雙彩虹(這是由於遠近兩層不同的水汽而造成的)。

4光的衍射

光的衍射也是光學的一個重要性質,比如生活中所說的「佛光現象」。

佛光現象

佛光也是一種光的自然現象,它是陽光照在雲霧表面,經過衍射、漫反射作用形成的自然景觀(陽光將人影投射到雲彩之上,雲彩中細小冰晶與水滴形成獨特的圓圈形彩虹)。

5光的幹涉

a.水面上的油膜:

大家平時在溼漉漉的地面上,經常會看到汽油滴洩露後形成的油膜。油膜顯示的色彩並不是水和油混合後的顏色,而是光的幹涉現象。

水面上的油膜

光會分別照射在油膜上層和油膜下層,油膜上、下兩層都會將光反射到人眼之中。由於油膜特別的薄,所以這上、下兩層反射回來的光的距離會非常近,從而產生幹涉的現象。

所以某些波長的光會互相疊加,有的光互相削弱。疊加在一起的光就是大家眼睛所看見的彩色油膜。

b.蝴蝶幹涉形成顏色:

蝴蝶的翅膀表面有特殊結構,它也可以幹涉光線的反射。從不同角度觀察,顏色也會發生變化,這也是由於光的幹涉而產生的色彩。

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