基于高中物理光學知識對生活現象的詮釋

摘 要：基于生活當中所常見的雨后彩虹、海市蜃樓等現象，本文嘗試使用高中物理光學知識對其進行解釋。希望本文能夠為正在進行高中物理課程學習的學生帶來有價值的參考。

【關鍵詞】高中物理；光學知識；雨后彩虹；海市蜃樓

在高中階段物理課程學習過程當中，光學理論知識是整個物理教學體系當中非常重要的一環。在進行高中物理課程學習之后，一些生活當中常見的現象，便可以通過高中物理光學知識做出合理的解釋。這對于學生物理理論水平的有效增強，具有十分重大的意義，因此值得正在進行高中物理學習的學生進行高度關注。

1 “雨后彩虹”現象的光學知識詮釋

很多學生在進行物理學習的過程中，都聽過物理老師這樣一句話，物理知識是對生活常識的一種高度提煉，特別是在高中物理學習過程中，大家會發現所學習的知識和日常生活之間存在有十分密切的聯系。而很多光學現象，都能夠基于高中物理的光學理論知識來進行詮釋。

其中，雨后彩虹便是其中非常典型的一種生活現象，它是指在大雨之后，太陽出現后所經常產生的一種自然光學現象。“彩虹”是通過多種顏色組成的色彩帶，通常情況下由外到內顏色為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。因為彩虹自身獨特的視覺體驗，為人類創造了很多浪漫的藝術。而對于雨后彩虹這種現象的物理學解釋，作為學生，需要就以下光學知識進行了解。

首先，光的本質是一種電磁波，同人類日常生活當中需要用到的手機信號、wifi信號相同，都是一種憑借電磁場進行傳輸的物理現象。而人類肉眼只能對特定頻率的電磁波進行感光，也就是說，在某一頻段當中的電磁波，人能是能夠憑借肉眼看到的，這也就是人類所說的可見光。其次，日光，也是人類在日常生活當中十分常見的一種可見光。盡管從肉眼上進行觀察，日光是白色光，但實際上陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等多種顏色的單色光組合而成的。第三，可見光在不同類型介質當中均是能夠進行傳播的，例如生活中常見的空氣、玻璃、水等，但是因為不同介質之間的屬性差異，可見光在不同介質當中的傳播速度有所不同。并且若傳播介質不出現變化，可見光將始終以直線的方式進行傳播。若介質產生變化，可見光就會在介質的交界處沿前進路線產生彎折，彎折幅度根據光的頻率而定。第四，當可見光在某一介質當中進行傳播時，若遇見某一能夠反射的介質，該可見光束將會進行對稱反射。若遇見較為細微的顆粒，該可見光束將會出現散射，即傳播方向出現變化。

在了解了以上光學知識以后，針對“雨后彩虹”的物理學解釋，可以理解成為：在大雨結束之后，空氣當中懸浮有大量的水滴，當太陽出現，許多太陽光射向空氣之中，遇見懸浮在空氣當中的水滴就會產生折射、反射等光學現象，由此形成彩虹。在陽光尚未經過水滴以前，太陽光可理解成為聚集在一起的光束，在遇見水滴之后，基于光的折射原理，光線傳播介質發生變化。太陽光被還原成原始光束，形成彩虹。

2 “海市蜃樓”現象的光學知識詮釋

所謂海市蜃樓，指的是在地勢相對平穩的沙漠、海平面等區域出現城市、高樓等現象。用高中物理光學知識來進行解釋，“海市蜃樓”實際上是因為光的折射和光的反射現象所引起的。從基礎光學理論知識當中，可以認識到，光在傳播過程中，若介質出現變化，會出現折射現象，在特殊情況下還會出現反射現象。

以海平面所產生的“海市蜃樓”現象進行分析，因為海水有著相對較大的熱容量，因此隨著陽光的照射，海平面的溫度上升速度要比沙灘、空氣等慢上很多。這也就使得距離海水越近的區域，溫度就會越低。由此讓海平面以上的空氣，逐漸形成了從低到高的溫度梯度。同時空氣的密度則伴隨著溫度而發生變化（即溫度越低的區域，空氣密度越大；溫度越高的區域，空氣密度越小）。所以在海平面的正上方，形成了密度逐漸下降的梯度，陽光在不同密度介質當中進行傳播時，折射率將會出現變化。即在空氣密度越大的區域，陽光的折射率也會隨之上升。因此在諸如行人、車輛、建筑等反射的光線照射在海平面之上時，因為海平面上方空氣密度的梯度變化，導致折射光線無法像固定密度的空氣介質一樣直線傳播，而是朝著海平面方向進行偏移，致使在海平面上方出現海市蜃樓景觀。

需要注意的是，在沙漠當中，因為沙粒的熱容量低于空氣，因此同樣會在沙漠上方形成空氣的梯度變化，因此也會出現海市蜃樓景觀。人們在沙漠當中行走時，若看見遠處有行人、建筑、樹木等與沙漠環境不匹配的景觀，便很有可能是出現了海市蜃樓現象。

3 結束語

通過以上案例可以發現，在生活當中一些看似復雜，無法解釋的現象，其實只需要用心去分析，總能找出合理的解釋。所以，作為高中學生，必須要在日常生活和學習過程中養成一雙具有較強觀察能力的眼睛。只有這樣，才能為自己的高中物理學習打下較為良好的基礎，使自己贏在物理學習的起跑線上。

參考文獻

[1]肖灑.高中物理光學在實際生活的具體應用[J].中華少年，2017（27）：170.

[2]李文濤.高中物理光學知識和自然現象的解讀芻議[J].經貿實踐，2016（23）：219.