海市蜃楼

2011年1月20日 AEROFISH 1,293 views 发表评论 阅读评论

在沙漠中,迷路的人缺水缺粮,忽然看见了绿洲,但走近了却发现原来只是海市蜃楼的幻像,空欢喜一场,这就是海市蜃楼,是大自然跟我们玩的魔法。它的成因是光线在空气中被折射,再加上全内反射的结果。

如果要明白海市蜃楼的成因,首先要明白为甚么光线在空气中会被折射。原来,不同温度的空气有不同的折射率,就好像许多不同的介质一样。靠近地面的空气较热,折射率较低。我们可以把空气想象为许多层的介质,而每一层的折射率都不同,越接近地面,折射率越低。因此光线在空气中行走时,路线便如图一所示。

另一方面,我们也要知道什么是全内反射。如果光线微微倾斜地从玻璃射进空气,一部分的光线会被反射回去,另一部分就会被折射,从玻璃中走出来。由于玻璃的折射率较空气高,所以折射角总是大于入射角 (图二)。

当入射角越来越大,被折射的光线便会越来贴近空气与玻璃的界面,直至入射角大于临界角度,光线便只会被反射,而不会折射出去。这个现象叫做全内反射 (图三)。

图四显示海市蜃楼发生时,光线所走的路径。假设有个绿洲(沙漠地面温度高,上空温度低),它在 A 点发出的光线被空气折射,走一条弯弯的路径。在 B 点,光线发生全内发射,使光线往上走。之后,光线再次被空气折射,最后光线会进入站在 C 点那观测者的眼睛,使他形成错觉,误以为绿洲很接近他呢!

而海上的海市蜃楼正好相反。海面温度比上空温度低。幻景会出现在空中。

很久以前,人类便发现了全内反射,更把这个现象加以应用,例如光纤、单镜反光照相机和双筒望远镜都应用了全内反射的原理。

【来源:http://www.czwljyw.com/ckzl/gxck/200811/3724.html


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