光现象及其在生活中的应用浅析

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光现象及其在生活中的应用浅析

作者：鲍星海

来源：《科技风》2018年第35期

摘 要：日常生活与光现象密切相关。本文以光现象及其在生活中的应用为研究内容，对光的反射、折射、全反射、干涉、衍射等五种现象进行了相关阐述，从而加深了人们对于光现象的认识。

关键词：光现象；生活；应用

光学是高中物理课程中一个重要的学习模块，是研究光的行为、性质以及与物质相互作用的物理学科，与我们的生活息息相关。通晓并掌握光学在日常生活中的具体应用，既能调动高中生的学习热情，同时还能学以致用、以用促学。

光学按照不同的研究目的分为两大分支。一支叫几何光学，指利用几何学的概念、方法分析研究光的传播规律，包括光的反射、折射、全反射等现象；另一支叫物理光学，即研究光的性质及光与物质相互作用的规律，包括光的干涉、衍射等现象。 一、生活中光的反射应用

光的反射，指光在两种介质的分界面上改变传播方向，又返回原介质中的现象。在日常生活中，光的反射被应用于很多方面。例如，人们用来着装打扮的平面镜、为行车安全在道路拐弯处和停车场出入口处设置的凸面镜，以及在各类科技博物馆中供人们消遣娱乐的哈哈镜都是典型的光反射应用，其成像原理均是将光线从一种介质射向另一种介质，其后在界面处又返回到第一种介质中而形成的具有等大、发散或汇聚等特点的虚像现象。 二、生活中光的折射应用

光的折射，指光从一种介质传播到另一种介质中时，光线发生偏折、拐弯的现象。生活中光的折射现象极其常见，如斜放在水中的筷子看上去似乎变弯了；较深的清水池塘看上去却比较浅。除此之外，我们戴的光学眼镜、用的显微镜、望远镜、放大镜、照相机等也都是利用不同介质中光的传播速度不同这一光的折射原理制成的。研究表明，光速在两种不通透明介质中的差异越大，其偏折程度越明显。 三、生活中光的全反射应用

光的全反射，指当光从折射率较小的光密介质射入折射率较大的光疏介质时，折射角随入射角逐渐增大至90°时，折射光消失，入射光线全部反射的现象。自然界里，光的全反射现象


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有许多，如晨光下晶莹剔透的露珠、水或玻璃器皿中浮现的“钻石”气泡，以及惊现于海面或沙漠之中的“海市蜃楼”等均是光的全反射发生所致。

与光的反射和光的折射相同，光的全反射用途也不小。其中“光纤”就是典型的例子。“光纤”，即光导纤维。是一种能够传导光波和各种光信号的纤维，直径为1-100μM左右，可一定程度弯曲。“光纤”由内芯和外套两层构成。其中，内芯的折射率比外套的折射率要大。光从一端进入，在内芯与外套的界面上发生多次全反射后，便从另一端射出。与传统电缆通讯相比，光导纤维由于具有柔软、不怕震、抗电磁干扰性强、通讯容量大、成本低以及弯曲时也能传播光和图像等优点，因此目前多被应用于医学、国防、通信等领域。其中，最重要的应用之一就是在医学领域，利用内窥镜等精密仪器，使外科医生能够深入到人体内部某一较小范围，通过遥控进行观察并做手术。 四、生活中光的干涉应用

光即波，干涉乃波之特性。光的干涉指当两束或多束性质相同的光波在某空间相遇时，其中一些相互增强，而另一些相互削弱，进而形成稳定的、明暗相间的条纹的现象。生活中，我们经常能看到一些光的薄膜干涉现象。例如，雨过天晴，我们开车驶过积水的柏油马路时，会形成一片片五彩缤纷的薄油膜，这就是光波相互干涉导致的景象。究其原因，一是因为漂浮在水面上的油膜被由复色光组成的太阳照射时，一部分会被油膜表面反射，另一部分会进入油膜内部，被油膜下面的水表面反射；二是由于不同油膜厚度各异，太阳光中不同波长的单色光在不同厚度的地方，有的得到加强，有的却会减弱，甚至抵消。因此导致油膜上有的地方呈现蓝紫色，有的地方又呈现出橙色。

光的干涉在工业生产中有着非常重要的作用。其不仅可以用来检查工镜面或其他精密工件表面是否平整，而且还可以通过加镀增透膜来增加照相机、望远镜等光学仪器的光强。以镜面加工为例，一般先是采用精密铸造工艺制作出一个高精度的平面玻璃样板；其次，让玻璃样板与待测件表面紧密接触。若待测件表面平整，则二者间形成的空气薄膜会呈现等厚或规则楔形，且在光线的照射下出现均匀、平行、间隔相等的直线条纹；若待测表面不平整，凸起或凹下，则光线照射下的条纹就会出现非均匀或弯曲状。 五、生活中光的衍射应用

光的衍射，指光波在传播途中遇到狭缝、小孔等障碍物时能够绕过障碍物，进入几何阴影，并于观察屏上呈现光强分布不均匀的现象。光的衍射现象告诉我们，平时人们常说的“光沿直接传播”的说法并不科学，其仅仅是一种特殊情况。一般，光在无障碍物的匀质介质中或障碍物尺寸远大于光波长度时是沿直线传播的，但在障碍物尺寸小于光波长度时，光的衍射现象则十分明显。


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近年，随着科技的快速发展，光的衍射应用越来越广泛。比较直接的应用有两大类：一类是运用光的衍射分析观察屏上衍射图样的结构或测量衍射屏的相关参数，如对晶体结构和纺织工业细沙的研究；另一类是运用光的衍射制造各种衍射屏，为不同研究目的进行服务，如全息照相。全息照相是一种能够记录和再现光波全部信息的三维立体新技术，当前在医学领域使用得非常普遍。与传统X射线诊断相比较，其既能观察到实物般的直观图像，又能观察到身体内部的连续动作，因此大大提高了确诊率，促进了治疗的发展。 此外，全息照相在军事、电影、电视等方面也已得到了充分使用。 六、结语

光现象多彩多姿、奇妙无穷，又无时不在、无处不有。探索光现象的变化规律，揭示其物理本质，是我们孜孜以求的目标。 参考文献：

[1]石顺祥.物理光學与应用光学[M].西安电子科技大学出版社，2014. [2]刘志敏.高考理科综合基础行[M].新世纪出版社，2011. [3]吴旭琴.生活中的物理学[M].甘肃文化出版社，2013.

作者简介：鲍星海（2001-），男，汉族，就读于陕西西安西北大学附属中学。

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