高中物理光学知识对生活现象的解释

摘 要：自然界的许多自然现象都涉及物理知识。本文利用高中物理的光学知识来说明自然界中的几种常见现象。学生对物理学习的热情增强，同时学生对物理学的兴趣增强。激发学生对探索物理谜题的好奇心，提高学生对物理知识和技能的理解和应用效率。

关键词：高中物理；光学知识；生活现象；解释

高中物理在整个教学系统中属于一个重要组成部分。特别是光学知识在现实生活中发挥着重要作用，它在理解社会现象和提高人们生活质量方面起着关键作用，在当下照明、激光设备以及光传输等领域也得到广泛应用。然而，高中物理中光学理论的知识主要来源于自然现象或日常生活现象。因此，在学习了高中物理知识之后，又从物理学的角度解释了其实现的基本原理，将高中物理的学习理论提高到一个新的水平。

一、 生活现象中的高中物理光学知识解释

（一） 海市蜃楼

关于“海市蜃楼”小学课本上就出现过。在科学不发达的时代，许多统治者相信这是上帝的能力和化身。事实上，这些自然场景是一种奇怪的光学现象。那么，这些现象如何形成呢？

以海平面为例，由于海水热容量大，在太阳光照射下，海水的温度低于沙、空气等，导致越接近海水的地方温度越低，使海平面以上的空气形成从低到高的温度梯度。空气的密度随温度而变化。温度越低，密度越高。温度越高，密度越低，因此在海平面上形成从高到低的密度梯度。在密度不同的介质中，折射率变化，密度越大，折射率越大，即折射角越大；密度越小，折射率越小，即折射角越小，如图一。因此，当海岸附近的建筑物、行人、车辆等的反射光等某些特殊物体照射到海平面上时，折射率梯度发生变化，从而折射光不再像固定密度的空气中直行，而是偏向海平面，如此观察者可以看到远处景物的虚像，如图二所示。

（二） 雨后彩虹

彩虹是在大雨过后太阳出来时常见的自然现象。彩虹是一种由各种颜色组成的“色带”，通常表现为外部红色、紫色和其他颜色，与光带的圆形排列平行。由于彩虹的丰富多彩，它为人们创造了许多浪漫的机会，激发了许多文人和诗人的灵感。彩虹背后的基本原则是什么？

在解释彩虹这一自然现象前先了解以下几点基本物理知识：（1）光是电磁波。像日常生活中的手机信号和WiFi信号一样，光线是通过电磁场传播的现象。人眼的关键蛋白可以对某些频率的电磁波产生光敏性。这意味着某些频段的电磁波可以被人看到。我们称之为可见光。（2）日光是我们常见的可见光，是白色的，但它是一种由红、黄、橙、绿、蓝、青、紫等各种颜色的可见光组合而成的复合光。（3）可见光可以在空气、水、玻璃等不同介质中传输，但由于介质属性不同，其传播速度不尽相同，如果传输介质不变，可见光将以直线直行。如果介质改变，可见光路径将在介质的边界处弯曲。不同频率的可见光具有不同程度的弯曲。（4）当可见光在介质中传播时，如果遇到某种反射介质，光束将被对称反射。如果遇到小颗粒，光束将散射，即方向改变。雨后彩虹出现了，原因为大雨刚结束许多雨滴悬浮在空气中，当太阳出来时，大量的阳光（复合光）射入空中。当遇到悬浮在空中的雨滴时，会发生特殊的折射和反射。如图三所示：

（三） 宇宙膨胀论

宇宙膨胀理论是天文物理学研究宇宙的重要理论。相信许多行星逐渐远离地球，宇宙正在不断扩张。导出宇宙膨胀理论的重要参考指标可由地球的光谱数据来解释。这属于生活中非常普遍的一种现象，诸如：当火车进站鸣笛时，火车站的人会感觉到火车的声音越来越高，而当火车离开火车站时，声调会越来越低，这是声波多普勒现象。声音也是波存在的一种形式。当列车进入车站时，由于火车靠近运动，由哨声源产生的固定频率将随着列车的速度而改变。声音接收器认为速度会增加，距离保持不变，传播的时间将缩短，对于声波而言，频率将会变高。在列车出站时，频率便会降低。

同样，宇宙中的许多行星发光。如果行星与地球的距离恒定，那么类似于声学多普勒现象，地球上接收的光的频率与行星发出的光的频率相同。然而，如果行星逐渐远离地球，地球上接收到的光波的频率应该小于行星发出的光波的频率，反之亦然。在宇宙研究过程中，研究人员发现许多行星的光谱频率向低频红光移动，这意味着频率正在逐渐下降。根据光多普勒效应，大多数行星都远离地球。

二、 结束语

综上所述，物理本身并不是很神秘，许多理论都源于生活现象。高中物理的研究可能与生活现象有关。如果物理知识可以用来解释生活中的特殊现象，那么对物理知识的研究就会更进一步。

参考文献：

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[3]刘振生.高中物理光学在实际生活的应用[J].理科考試研究，2014，24（9）：23-24.

[4]王坤，尤东.生活中的光学[J].物理教学探讨，2009，18（32）：57.

作者简介：

徐汇文，山东省滨州市，山东省北镇中学新校区。