文/張虎崗著有《發(fā)現(xiàn)不一樣的物理》《挑戰(zhàn)壓軸題·中考物理·輕松入門篇》等影就是影子,影子的出現(xiàn)與光的傳播有關(guān)。光是由光源發(fā)出的。光源有天然的,如太陽;也有人造的,如火把、電燈。光源發(fā)出光會(huì)向外傳播。光沿直線傳播,這是小學(xué)就已經(jīng)知道的。這很好證明。晴天的時(shí)候,你把一個(gè)直桿豎立在水平地面上,地上會(huì)出現(xiàn)它的影子。影子是光照到不透明的物體上,在不透明物體的背后形成的光照不到的地方,因?yàn)檫@個(gè)光照不到,所以影子總是黑的。直桿的影子可能長一些也可能短一些,但一定是直的,并且影子的邊緣也總是平滑的,也不會(huì)像鋸齒一樣。但是當(dāng)你上了初中就知道,“光沿直線傳播”的說法并不準(zhǔn)確,確切地說是“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”。這隱隱約約地透露了兩個(gè)非同尋常的信息:一是光在同種不均勻的介質(zhì)可能不沿直線傳播;二是光到達(dá)物體的表面或兩種介質(zhì)的界面上時(shí),傳播方向或許會(huì)發(fā)生改變。光在不均勻的介質(zhì)中傳播方向會(huì)發(fā)現(xiàn)改變的例子也并非鮮不可見。透過熊熊燃燒的大火會(huì)看到另一邊的物體晃動(dòng)起來,事實(shí)上它們并沒有晃動(dòng)。在炎熱的夏天烈日當(dāng)空的時(shí)候驅(qū)車在公路上飛馳,會(huì)看到車前很遠(yuǎn)處的景物好像在晃動(dòng),但是當(dāng)汽車馳過到那里卻沒有看到異常。這些因?yàn)榭諝庖驗(yàn)槭軣嶙兊貌痪鶆?,使光的傳播路徑不斷發(fā)生改變而導(dǎo)致的。在地球的周圍有一層厚厚的大氣層,大氣層也不均勻,離地面越高的地方空氣越稀薄。當(dāng)太陽光穿過大氣層時(shí),傳播方向也會(huì)發(fā)生改變。譬如早起看到太陽剛露出地平線,其實(shí)真正的太陽還在地平線的下方;同樣,傍晚看到太陽消失的瞬間,其實(shí)太陽也早已沉到地平線的下方。這樣看到,如果大氣層的均勻的,太陽會(huì)升起的更晚,落下的更早。這真是有意思,不均勻的大氣層竟然把白天“拉長”了。如果光到達(dá)物體的表面會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢?這還要看物體是不是透明的。如果物體是不透明的,也就是光無法穿越。這時(shí)就像把一個(gè)乒乓球擲到墻上,球會(huì)被反彈回來一樣,光照不透明的物體上也有一部分光會(huì)被反射回來。之所以說是“一部分”,是因?yàn)檫€有一部分光會(huì)被物體吸收掉。反射與吸收情況取決于物體的顏色。牛頓通過實(shí)驗(yàn)指出白光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等七種色光混合而成的。當(dāng)白光照到不透明的物體上,物體會(huì)把與它顏色相同的色光反射出去,把與其它的色光吸收?,F(xiàn)在你可以回答用物理的語言回答那首歌曲的疑問了:花兒為什么這樣紅?因?yàn)榛▋悍瓷浼t光。如果物體能反射各種色光,它就是白色的;如果能把各種色光都吸收,就是黑色的。光的反射并不是隨心所欲的,會(huì)遵守光的反射定律。反射定律的內(nèi)容在《七種武器》一節(jié),也以回頭翻翻看。如果光照到玻璃、水等透明物質(zhì)上,同樣有一部分會(huì)被反射回去,而另一部分則會(huì)進(jìn)入玻璃或水。當(dāng)光與界面并不垂直時(shí),傳播方向還會(huì)發(fā)生偏折,這種現(xiàn)象叫做光的折射。光的折射也是有規(guī)可依的。在初中物理中,有光的折射規(guī)律。光的折射規(guī)律的內(nèi)容是:折射光線與入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi);折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè);光從空斜射入玻璃中或其他介質(zhì)中時(shí),折射角小于入射角;反之,光從玻璃或其他介質(zhì)斜射入空氣中時(shí),折射角大小入射角;當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時(shí),傳播方向不改變。光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì),傳播方向一般會(huì)發(fā)生改變,這看似走了彎路,實(shí)則省了時(shí)間(因?yàn)楣馐恰奥斆鳌钡模偸沁x擇用時(shí)最短的路線)。“光”猶如此,人生亦是。當(dāng)現(xiàn)實(shí)與夢(mèng)想分隔兩端,前進(jìn)的腳步也需要根據(jù)實(shí)際調(diào)整方向,這看似偏離了目標(biāo),實(shí)則在迂回通向終點(diǎn)。根據(jù)光的反射定律,在入射角已知時(shí),我們可以準(zhǔn)確地畫出反射角,確定反射光線的路徑;但是在光發(fā)生折射時(shí),入射角已知時(shí),我們現(xiàn)在只能大致知道折射光線的方向,并不能準(zhǔn)確地確定折射角的大小。要想準(zhǔn)確地畫出折射光線的方向,還需要到了高中才會(huì)學(xué)習(xí)的光的折射定律。最后,再說一下“光路可逆”。就像你沿著某條路從家到了學(xué)校,也可以再沿著這條路從學(xué)校返到家里,如果入射光線沿著原來反射(或折射)光線的路徑射入,反射(或折射)光線也會(huì)沿著入射光線的路徑射出,這就是光路的可逆性。這不僅適用于反射、折射,也同樣適用于光的直線傳播。
|