【備考事業】彩虹到底是光的散射還是光的折射?

2021-01-19 港城公考精品資訊

最近,大港城的招聘公告接踵而至。011期的同志們也正在努力備考中,不出意外13日就迎接第一戰,接下來還有幾戰可以一試身手。當然,每個考試各有不同,有心人一定要做好準備。不如老師的觀點,備考連雲港的筆試,就是打好基礎,不走彎路,目標當下,著眼長遠。加油,加油!今天大周末,雨過天晴後,港城越來越美。既然有彩虹,那光的知識也是公務員考試和事業單位考試必須知道內容,即是物理知識也算是生活常識。

圖片來自7月6日朋友圈

 光學常識

光是一種電磁波(可見光譜),由一種稱為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動性,或稱為波粒二象性。

光可以在真空、空氣、水等透明的介質中傳播。真空中的光速是最快的。

光分為人造光和自然光(太陽光),其中,太陽光一般分為:可見光和不可見光。

1、可見光

可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分,可見光譜沒有精確的範圍;一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400~760nm之間。

可見光按照波長從長到短依次為:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。

其中,紅、綠、藍被稱為光學中的三原色。注意,顏料的三原色為紅、黃、藍。

可見光的應用:可見光遙感技術、可見光通信技術等。

2、不可見光

不可見光是指人類肉眼看不到的光,其中包括我們熟悉的紫外線、紅外線、遠紅外線等。一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400到700納米之間。

不可見光如果以波長來表示:

不可見光<380nm:如紫外線。不可見光>760nm:如紅外線、遠紅外線。

(1)紫外線

紫外線位於光譜中紫色光之外,為不可見光。它能使許多物質激發螢光,很容易讓照相底片感光。當紫外線照射人體時,能促使人體合成維生素D,以防止患佝僂病。紫外線還具有殺菌作用,醫院裡的病房就利用紫外線消毒。但過強的紫外線會傷害人體,應注意防護。玻璃、大氣中的氧氣和高空中的臭氧層,對紫外線都有很強的吸收作用,能吸收掉太陽光中的大部分紫外線,因此能保護地球上的生物,使它們免受紫外線傷害。

(2)紅外線

紅外線是波長介乎微波與可見光之間的電磁波,波長在750納米至1毫米之間,是波長比紅光長的非可見光。覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段。透過雲霧能力比可見光強。在通訊、探測、醫療、軍事等方面有廣泛的用途。俗稱紅外光。真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像,與望遠鏡原理完全不同,白天不能使用,價格昂貴且需電源才能工作。

光的傳播

1、光在同種均勻介質中沿直線傳播。

2、光沿直線傳播的應用

小孔成像:像的形狀與小孔的形狀無關,像是倒立的實像(樹陰下的光斑是太陽的像);

取直線:雷射準直(挖隧道定向)、整隊集合、射擊瞄準;

限制視線:坐井觀天(要求會作有水、無水時青蛙視野的光路圖)、一葉障目;

影的形成:影子、日食、月食(要求知道日食時月球在中間、月食時地球在中間)。

注:聲音在固體中傳播得最快,液體中次之,氣體中最慢,真空中不傳播;光在真空中傳播的最快,空氣中次之,透明液體、固體中最慢(二者剛好相反)。光速遠遠大於聲速(如先看見閃電再聽見雷聲,在100m賽跑時聲音傳播的時間不能忽略不計,但光傳播的時間可忽略不計)。

光的反射

1、當光射到物體表面時,有一部份光會被物體反射回來,這種現象叫做光的反射。

2、我們能看見本身不發光的物體,是因為物體反射的光進入了我們的眼睛。

3、兩種反射:鏡面反射和漫反射。

●鏡面反射:若反射面比較光滑,當平行入射的光線射到這個反射面時,仍會平行地向一個方向反射出來;

●漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,反射光將沿各個方向反射出去;

●鏡面反射和漫反射的相同點:都是反射現象,都遵守反射定律;不同點是:反射面不同(一個光滑,一個粗糙),一個方向的入射光,鏡面反射的反射光只射向一個方向(刺眼);而漫反射射向四面八方。

雨天向光走要走暗處,背光走要走亮處,因為積水發生鏡面反射,地面發生漫反射;電影屏幕粗糙、黑板粗糙,是利用漫反射把光射向四處。

拓展:平面鏡成像。鏡中人的左手是人的右手;看鏡子中鐘的時間要看它的反面。平面鏡成像的大小始終與物體自身的大小相同,與距鏡面的遠近無關。

凸面鏡和凹面鏡。凸面鏡對光有發散作用,可增大視野(汽車上的觀後鏡、街道拐角處的反光鏡);凹面鏡對光有會聚作用(太陽灶、反射式天文望遠鏡、電筒)

光的折射

1、光從一種介質斜射入另一種介質時,傳播方向發生偏折;光在同種介質中傳播,當介質不均勻時,光的傳播方向也會發生變化。

2、光的折射現象及其應用

●由於光的折射,池水看起來比實際的淺一些;

●水中的人看岸上景物的位置比實際位置高些;

●透過厚玻璃看鋼筆,筆桿好像錯位了;

●斜放在水中的筷子好像向上彎折了。

光的色散

1、太陽光通過三稜鏡後,依次被分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色,這種現象叫色散;

應用:空呈蔚藍色。

不如歸來拍攝

彩虹是由於光的色散和光的折射與反射共同形成的。


的衍射

光在傳播過程中,遇到障礙物或小孔時,光將偏離直線傳播的路徑而繞到障礙物後面傳播的現象。

兩根不透明的筆緊緊並排夾在一起,在平行於燈光的位置上頭過兩支筆中間的縫隙看燈光會看到相間的彩色條紋,因為光波的頻率相同,發生了衍射的現象。

當縫的大小(或障礙物的大小)跟波長相差不多時就發生明顯的衍射現象.如果縫很寬,其寬度遠大于波長,則波通過縫後基本上是沿直線傳播的,衍射現象就很不明顯了。兩根鉛筆之間的縫隙,已經相當接近了光波的波長,就產生了衍射現象。

應用:雨後馬路邊水面上的彩色條紋,高溫處理後的金屬的表面呈現美麗的藍色

光的幹涉

1、兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加,在某些區域始終加強,在另一些區域則始終削弱,形成穩定的強弱分布的現象,證實了光具有波動性。

2、應用:陽光下看到肥皂泡的彩紋;進行長度的精密計量

幹涉和衍射的區別:

光的幹涉與衍射都可以得到明暗相間的色紋,都有力地證明了光的波動性。然而,產生這兩種現象的條件是不同的。

光的幹涉現象,需要相干光,即兩列振動情況總是相同的光源,在同一介質中相遇幹涉(思考一下機械波的疊加原理)。

例如,從楔形肥皂膜上觀察到的黃光的明暗相間條紋,或從水面油膜上觀察到的彩色條紋,就屬這類情況,從薄膜的前後表面反射出來的光,就是相干光,在後面的傳播中發生幹涉。

光的衍射現象與普通的機械波衍射類似,都是繞道障礙物後的一種屬性,其產生的條件是障礙物(或孔)的線度與光波波長比較接近。

例如從小孔觀察點光源或從狹縫觀察線光源就屬這種情況。

由於不同,光經過小孔或狹縫產生非直線傳播的現象,此時便可在光屏上形成明暗相間的條紋。

幹涉與衍射還有一個明顯的區別,即幹涉條紋與衍射條紋也是有區別的。

以狹縫為例,幹涉條紋是相互平行、等距(寬度相同)的;而衍射條紋是平行而不等距的,中間最寬,兩邊條紋寬度逐漸變窄。

刷題鞏固

1、在眾多色彩中,人們往往對紅色「情有獨鍾」,常採用紅燈做指示,比如指揮交通的紅燈,汽車尾部的紅燈,公共場所安全門的紅燈。這是因為,紅色光在可見光中(   )

A.波長最長,且不容易被散色

B.波長最短,且不容易被散色

C.波長最長,且容易被散色

D.波長最短,且容易被散色

【解析】在所有的可見光中,紅光的波長是最長的,因此紅光的穿透力最強。大氣對光的散射有一個特點:波長較短的光容易被散射,波長較長的光不容易被散射;因此紅光不易被散射,它可以傳得較遠。所以,汽車尾燈和交通緊急提示燈都用紅光。故本題答案選A。

2、儘管白天陽光有時不能照到房間裡,但房間裡仍然很亮,其主要原因是(  )

A.光的衍射             B.光的反射             

C.光的折射            D.光的散射

【解析】「光的衍射」指光波在傳播時,如果被一個大小近於或小于波長的物體阻擋,就繞過這個物體,繼續前進;如果通過一個大小近於或小于波長的孔,則以孔為中心,形成環形波向前傳播。「光的反射」指光線從一種媒質進入另一種媒質時返回原媒質的現象。「光的折射」指光線從一種媒質進入另一種媒質的傳播方向發生偏折的現象。「光的散射」指光線通過有塵埃的空氣等媒質時,部分光線向多方面改變方向。通過以上分析,我們不難看出,只有D項內容是造成題幹現象的原因。故選D。

3、關於自然光學現象的成因,下列解釋錯誤的是:(  )

 A. 晚霞:太陽光斜照至地球時,遇到懸浮在大氣層高處的細小塵粒產生散射

B. 地球極光:來自太陽的高能帶電粒子流與大氣摩擦生熱發光

C. 彩虹:陽光照射到空中接近球形的小水滴光線發生色散及衍射

D. 海市蜃樓:光在均勻的空氣中連續發生折射和全反射

【解析】排除法。A選項,朝霞和晚霞的形成都是由於空氣對光線的散射作用。B選項,D選項說法正確。C選項,彩虹是氣象中的一種光學現象,當太陽光照射到空氣中的水滴,光線被折射及反射(實際上應該準確說是:彩虹是由於光的色散和光的折射與反射共同形成的),在天空上形成拱形的七彩光譜,雨後常見。光的衍射指光在傳播過程中,遇到障礙物或小孔時,光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物後面傳播的現象,叫光的衍射。肯定不是衍射。故答案為C。

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