2023年神奇光现象.doc

神奇光现象神奇光现象 神奇的光现象 山东潍坊寒亭一中 张启光 李瑞芳（邮编 261100）由于光在传播过程中发生反射、折射等现象，进而产生了许多不可思议的神奇的光现象，本文从物理学的角度举例分析这些光现象的神奇所在 一、我们能看到地平线下的太阳 例 1 假设地球表面没有大气层，那么地球上白天的时间与实际存在大气层的情况相比（）A将变长 B将变短 C有些地区将变长，有些地区将变短 D不变 解析：由于覆盖地球的大气层越接近地球表面越稠密，折射率也越大，因此，可以把地球表面的大气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的，光从上面的气层进入下面的气层时，要折向法线方向，如图 1 所示，射来的太阳光在穿过地球大气层时发生折射的情况，光线沿曲线箭头所示方向传到地球上的 P 点和 Q 点，P、Q 两点右方区域的人都能看到太阳，若没有大气层，则太阳光只能照亮地球的一半区域，此时 P、Q 两点的人看不到太阳，故与有大气相比无大气时白天将变短，B 选项正确 点评：由于光在大气中的偏折，我们看到天上的物体都偏高（除中天外），当我们看到太阳在地平线上时，其实太阳还在地平线以下，我们看到的是太阳经大气折射所形成的虚像，所以由于大气的存在，与无大气层相比导致日出提前了，日落推迟了，白天偏长了这种现象就叫蒙气差，此现象越接近地平线越明显 二、瞄得准肯定打不着 例 2 三人在岸边用枪射击水中的鱼，结果有一人将鱼击中，由此可知（）A三人中一定有一人没有瞄准 B三人中一定有两个人没有瞄准 C三人中一定有一人瞄准了 D三人中一定有两人瞄准了 解析：A 位置的人斜视水中 B 位置的鱼，从鱼所在的 B 位置发出的光线，射向水面时发生折射，因为从光密介质射向光疏介质，则出射光线偏离法线，且入射角越大偏折的越厉害，故人在 A 位置看到鱼在位置，光路如图 2 所示如果瞄准看到的鱼射击，子弹一定从鱼所在位置的上方穿过而不能击中鱼，故三人中一人击中鱼说明此人瞄准时肯定没对准鱼，至于没有击中的是否瞄准了鱼射击则不能做出判断，故本题正确答案为 A 点评：由于光在水面处发生折射，我们看到水中景物的位置比其实际位置浅且靠近我们，所以有经验的渔民用渔叉捕鱼时，就不是把渔叉正对着看到鱼所在位置掷去，而是向看到鱼所在位置的后下方偏一个适当的方位再掷去；在这里也告诫我们千万不要为河岸上看到河水不深的假象所迷惑，河水的实际深度远远超过我们的视觉印象，轻易下水是很危险的 三、“魔术”玻璃杯 例 3 如图 3 所示，在一个薄壁圆柱形玻璃杯内盛满水，在水中竖直插入一根直铁丝，从俯视图中的 P 点沿水平方向看到的情形是（）解析：铁丝在玻璃杯中水外的部分，人会看到它仍在原处，在玻璃杯中的铁丝其反射光到达 P 点时发生折射现象，如图 4 所示，出射光线偏离法线，所以看上去筷子会向外侧平移，又由折射定律知：入射角越大，出射光线与入射光线间的偏角越大，所以靠近玻璃板边缘的部分向外侧平移多，所以我们会看到玻璃杯中的筷子变粗了，故本题正确答案为 D 点评：铁丝斜插入水中后发生弯折，这个现象平常很容易观察到，但是没想到竖直插入水中的铁丝也被“变”了，盛液体的圆形玻璃容器竖直插入的直杆，在侧面平视时，杆在中央时，位置不变，但变粗了；杆在一侧时会向外侧平移且变粗，平常人们喜欢用圆形玻璃缸养鱼，就是这个道理“鱼看上去比实际大”筷子 P A 图 3 俯视图 玻璃杯 D C B B 图 2 水面 A 地球 P S O 图 4 S Q P 图 1 大气层 太阳光