為什麼地面上積水處顯得比較亮? 我們究竟通過什麼辨別積水?

2020-11-25 川北在線網

為什麼地面上積水處顯得比較亮? 我們究竟通過什麼辨別積水?

時間:2017-07-04 13:01   來源:未知   責任編輯:沫朵

川北在線核心提示:原標題:為什麼地面上積水處顯得比較亮? 我們究竟通過什麼辨別積水? 想像一下,在一個雨過天晴的夜晚,你在靜謐的小路上漫步,只有天空中的一輪明月發出和諧的光亮照著這片大地借著月光,你也許很容易就發現地上的積水,會看出哪裡特別明亮一些,哪裡相對暗淡一點,

  原標題:為什麼地面上積水處顯得比較亮? 我們究竟通過什麼辨別積水?

 

  想像一下,在一個雨過天晴的夜晚,你在靜謐的小路上漫步,只有天空中的一輪明月發出和諧的光亮照著這片大地……借著月光,你也許很容易就發現地上的積水,會看出哪裡特別明亮一些,哪裡相對暗淡一點,你會敏捷地避開水窪,輕快地向前走著。那麼問題來了,我們究竟通過什麼辨別積水呢?

 

  要說清楚這件事情,我們首先需要明確兩個物理上的基本概念——「鏡面反射」和「漫反射」。對於光的反射特性,我們都很熟悉:光線在前進的方向上遇到兩種介質的交界面——或者更通俗一點說,「障礙物」,傳播方向發生改變的現象。不論交界面的形狀如何,我們在這個交界面上取一個非常小的區域,就可以將它看成近似的小平面,那麼在這個平面的「側面」去看光線的反射——如果你能看得到「光線」的話,更嚴格地講,這類似於雨後陽光從雲層之間的縫隙裡鑽出來,如傘狀灑向大地的「丁達爾效應」是光的散射特性,暫且不談,但這並不影響我們理解光的反射。於是,從這個「側面」去看光的反射,是完美的對稱!

  光掠著平面淺淺地投下來,反射光也會掠著平面淺淺地離開;光線如同雨滴下落般接近筆直地「飛」向平面,也會同樣接近筆直地反射回來。如果我們將目前的視野不斷地擴大,讓一個個小平面連起來得到一塊「大」平面,比如,我們手中的一面鏡子,再設想讓一束光,就用手電筒好了——去斜著照射到鏡子上,那麼,光就會像皮球碰到牆壁一樣「反彈」起來,從鏡子的側面看這兩束光線將是完美的對稱!因為鏡面是比較理想的「平面」,足夠光滑,所以光的反射是完美對稱的,因此稱為「鏡面反射」。

  而與之對應,如果光照在一個不那麼完美的平面上,非常粗糙,用手摸上去就能感覺到它的不平整,撫摸起來阻力很明顯,光反射回來,將朝向四面八方,漫無目的,故而這稱為「漫反射」。如果我們再次變身為一隻小蟲,近距離放大來看這個不完美的平面,會看到多麼粗糙:細微的不平整被放大,起起伏伏,就像一座座小山丘,一會兒上去,一會兒下來,雖然光照在每個足夠小的地方仍然是「完美」的反射,但是從大的整體上看,不平整造成了「漫反射」。檯燈照亮書本是漫反射,火爐照亮牆壁是漫反射,在太陽光下的花花草草、鳥獸魚蟲都被光漫反射。如果在夜晚望向窗外,窗子並不會被屋裡的燈光照亮,這也是鏡面反射的「傑作」,如果沒有漫反射,我們的世界可能並不會如此「均勻」的明亮!

  那麼,你怎麼在雨後的夜晚藉助月光看清積水呢?技巧是這樣的:如果面對月亮,那麼有積水的地方會看起來亮一些,因為鏡面反射的緣故水面就像一面鏡子將月光反射到人的眼中;在背對月亮的時候,有積水的地方反而看起來要暗一些,因為月光經過積水的反射不直接會進入眼睛,而相比之,周圍的東西由漫反射將部分月光反射到眼睛中而更亮。神奇的光在自然法則的約束下自由地照射,讓我們身處的美妙世界充滿了生機與神奇!

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