理科生解读古诗词:你眼漫光影都是物理现象

作者:物理

  孩童时期,父母一句一句教我们背诵古诗词。“水光潋滟晴方好,山色空蒙雨亦奇”,“浮光随日度,漾影逐波深”,“日出江花红胜火,春来江水绿如蓝”,诵来朗朗上口,但不求甚解。

  进入学校,我们在语文课上跟随老师的节奏,知其意,感其情,尝试走入诗人的内心世界,领略到古诗词的别样魅力。

  只是,跳出语文阅读题的桎梏,你是否尝试过从其他角度看待这些诗词瑰宝?比如,诗人眼中的美景是怎么形成的?为什么他在此时此刻,看到的是这番景色,而不是其他的?

  诗人在黄鹤楼上看着友人乘坐的船渐行渐远,消失在水天相接之处。目之所及,滚滚江水浩浩荡荡流向天际。

  诗人巧妙地将依依惜别的深情寄托在对自然景物的描写之中,情景交融,真正做到了含吐不露而余味无穷。

  早在17世纪,牛顿第一次把白光通过三棱镜分出了七种不同的颜色,分别是红橙黄绿蓝靛紫,按照一定的规律上下排列。不同的颜色对应不同的波长,红光的波长最长,紫光的波长最短。

  光的散射遵循一个规律,散射的光强与波长的四次方成反比。这是瑞利首先发现的,又称为瑞利散射说。

  下图是散射的图像,横坐标是波长,纵坐标是光的强度,其中紫光的波长是0.39微米,最短;而红光的波长是0.76微米,最长。

  对于空气分子来说,这些不同波长的光散射时,红光的散射光强最弱,紫光散射的光强最强。

  白天太阳当空照,蓝色光波长短,散射性强,把其他光都遮蔽了,被散射到人的眼睛当中,所以我们看到的天空是蓝色的。

  清晨日出或者夕阳西下,太阳斜照,短波长的光经过长路径的大气散射到太空中,没有办法进入人的眼睛。进入人的眼睛的,则是没怎么散射的红光。

  因此清晨和傍晚,我们通常看到的是红色的天空。而且傍晚的天空比清晨的天空更红,这是由于夕阳西下时,大气中有更多的颗粒散射,使得天空的红色更加明艳。

  这两句意思是,忽然听说海上有座仙山,白云环绕、烟波缥缈。华美精巧的楼阁被五彩云霞托起,那里面体态轻盈柔美的仙女数之不尽。

  我们在海边远眺,海面附近的空气温度更低,密度更大,高处的温度更高,密度更小。光在空气中的折射率跟空气的密度有关,如下图所示,上方的折射率小,下方的折射率大。因此,光在上方传播时速度更快,在下方传播速度更慢。

  根据费马的最短时间原理,光线传播的路径是需时最少的路径,因此光会从上方绕弯,然后再到达我们观测人眼中。人眼看过去,视线就在海平面上方,这就是海市蜃楼的成因。

  这讲的是佛光啊。此光不是云也不是雾,流光溢彩,佛家说这是普贤菩萨向凡夫俗子显露真容,随缘应化。

  一束光通过很窄的狭缝以后,会绕过缝的边缘偏离直线传播,在光屏上出现明暗相间的条纹,这就是光的衍射。

  比如这个衍射装置,一个光源经过透镜变成平行光,照射到一个狭缝上,经过狭缝以后,后方再经过一个透镜,在透镜的焦平面上放上观察屏,就可以观察到明暗相间的衍射条纹了。

  如果把狭缝换成小圆孔,就会得到圆环形的衍射条纹;如果换成双圆孔、矩形孔和正六边形孔,可以看到不同形状的衍射条纹沿着不同的方向展开。

  佛光通常出现于早晨、傍晚或者薄雾笼罩的时候,这时空气中积聚了大量直径与光的波长相近的雾滴,每一个雾滴就相当于是一个小圆孔。

  太阳光经过雾滴产生圆孔衍射,其它的雾滴层再反射这些衍射光,反射光向太阳一侧散开或者汇聚。站在太阳和云雾之间的人,就可以看见环形的彩色光象,这就是佛光。这种光环的半径与雾滴的半径是成反比的,雾滴如果越细,相应光环的半径就越大。

  选择慕课『诗情画意的光学』,理解色彩背后的科学,体会人类遥望深空,细察原子的探索,欣赏光学世界诗情画意之美。

  这是一门不同于现行理工类物理的光学课程,视频中贯穿科学史,并结合光现象本身诗情画意的美感尝试用诗意的语言讲述科学原理。

  全课程对数学计算并不做过多要求,只要高中最基础的一点物理知识就能学会,无论是文科生还是理科生。

本文由36500365bet官网发布,转载请注明来源