談?wù)動(dòng)白雍腿帐?/h1>
2012-04-29 00:00:00董碩
初中生世界·八年級(jí)物理版 2012年12期
一、影子的形成
我們知道，光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播.如果光在直線傳播過(guò)程中遇到不透明的物體，將無(wú)法繞過(guò)或穿過(guò)，因此會(huì)在物體的背面光所無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，形成一片暗區(qū)，這就是影子.炎炎夏日，出行的人們喜歡打一把遮陽(yáng)傘，或者躲在樹(shù)陰下乘涼，就是在利用傘影和樹(shù)影.
如果光源是單個(gè)發(fā)光點(diǎn)，那么影現(xiàn)象就比較簡(jiǎn)單，例如手影游戲.夜晚，點(diǎn)燃一支蠟燭，通過(guò)手形的巧妙變化，使手在墻壁上的影子形成各種事物惟妙惟肖的形象，這種簡(jiǎn)單而又古老的手影游戲曾給我們的童年帶來(lái)過(guò)不少樂(lè)趣.
但是在很多情況下，光源不是單個(gè)發(fā)光點(diǎn)，情況因此更為復(fù)雜一些.比如多個(gè)點(diǎn)光源同時(shí)照射一個(gè)物體，或者光源屬于線光源（電棒、白熾燈燈絲）或面光源，這時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生“本影”“半影”“偽本影”等多種影現(xiàn)象.
我們先來(lái)看這樣一個(gè)例子，當(dāng)我們夜晚走在路上時(shí)，如果身后有兩盞路燈，往往可以看到我們身前有兩個(gè)灰影子，灰影子重疊的區(qū)域最暗，這個(gè)最暗的影區(qū)就是本影，而灰影子就是半影.
可以設(shè)想，如果還有第三盞路燈的燈光從其他角度照射過(guò)來(lái)，則我們的本影將變得更小，而半影會(huì)變得更亮一些.
利用這一原理，人們發(fā)明了醫(yī)院里專用的“無(wú)影燈”.這是一種安裝在手術(shù)室內(nèi)的頂燈，它其實(shí)是一個(gè)由若干盞高亮度燈在圓形燈盤(pán)上排列組成的一個(gè)面積很大的面光源，這樣，光就能從不同角度照射到手術(shù)臺(tái)上，從而避免產(chǎn)生明顯的本影，保證手術(shù)視野明亮.可見(jiàn)，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)無(wú)影燈并非真正無(wú)影，只是無(wú)明顯的本影.
二、日食的形成和類(lèi)型
太陽(yáng)光在真空中沿直線傳播，由于太陽(yáng)也是面光源，太陽(yáng)的直徑遠(yuǎn)大于月球的直徑，太陽(yáng)直徑兩端發(fā)出的光線，給月球也形成不同方向的影子，因此就會(huì)產(chǎn)生“本影”“半影”和“偽本影”.
月球是不發(fā)光天體，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，在太陽(yáng)光的照射下，背向太陽(yáng)的一面拖著一條長(zhǎng)長(zhǎng)的錐形影子——月影.農(nóng)歷的每月初一（朔日），月球?qū)⑦\(yùn)行到太陽(yáng)與地球之間，此時(shí)如果太陽(yáng)、月球和地球三者正好位于或接近同一條直線，月影就會(huì)一直延伸投射到地球表面.從太空上觀察地球，就會(huì)看到地球表面有一塊陰影區(qū)域，中間深色部分是月球本影，外圍較淡陰影是半影.處在這陰影區(qū)域內(nèi)的人們，看到的是被月球遮擋的太陽(yáng)，這就是壯觀的天文現(xiàn)象——日食.被月影掃過(guò)的地帶和區(qū)域，往往狹長(zhǎng)如帶狀，稱為“日食帶”，處于日食帶的人們，才能有幸看到日食.
值得一提的是，月球軌道面與地球軌道面之間有一個(gè)5°左右的夾角，所以在大多數(shù)的朔日，月球雖然處于太陽(yáng)和地球之間，但這三個(gè)天體并不在一條直線上，因此并非每逢朔日都有日食發(fā)生.
日食可以分為日全食、日偏食和日環(huán)食三種，出現(xiàn)不同類(lèi)型的日食主要與日、地、月三者的距離和近似成一線的程度有關(guān)，另外還與觀測(cè)者在地球上所處的具體位置有關(guān).
日食發(fā)生時(shí)，如果月球離地球較近，月影的本影能到達(dá)地球表面，則地面上處于月球本影區(qū)的人們將看到太陽(yáng)被月球完全遮擋，即形成日全食.
日食發(fā)生時(shí)，如果人們處于月影錐的半影區(qū)，則會(huì)看到“缺角”的不完整的太陽(yáng)，此為日偏食，意為月球從太陽(yáng)旁邊擦過(guò).
日食發(fā)生時(shí)，如果月球離地球較遠(yuǎn)，月球的本影不能到達(dá)地面，但本影的延長(zhǎng)線投射到地面，此時(shí)位于月影的本影延長(zhǎng)線區(qū)域（偽影區(qū)）的人們就能看到中間被月球遮擋的太陽(yáng)，這時(shí)太陽(yáng)的中心部分黑暗，邊緣仍然明亮，形成光環(huán)，這就是罕見(jiàn)的日環(huán)食.
由此可見(jiàn)，日食種類(lèi)的不同，與觀測(cè)地點(diǎn)也是有關(guān)系的，同一次日食現(xiàn)象，處在地球上不同位置的人看起來(lái)并不相同.
2009年7月22日，我國(guó)長(zhǎng)江流域發(fā)生日全食.在這次日食現(xiàn)象中，月球本影沿長(zhǎng)江東行，掃過(guò)長(zhǎng)江中下游兩岸許多重要城鎮(zhèn)，所形成的“全食帶”覆蓋中國(guó)人口最稠密的地區(qū)之一，成都、重慶、武漢、合肥、杭州、上海等許多大城市皆處于全食帶之中，目睹者人數(shù)高達(dá)數(shù)億，盛況空前史無(wú)前例；全食持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)約6分鐘.全食帶以外的我國(guó)其他遼闊地區(qū)，也都觀測(cè)到了程度不同的日偏食.此次日全食是近百年來(lái)出現(xiàn)的最完美的一次日食，它給人們留下了深刻印象和美好記憶，人們將這次日食稱為“2009年長(zhǎng)江大全食”.
三、日食現(xiàn)象與夏商周斷代工程
17世紀(jì)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律以后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到天體運(yùn)行遵循嚴(yán)格而穩(wěn)定的規(guī)律，根據(jù)天體運(yùn)行規(guī)律，科學(xué)家可以精確推算日食發(fā)生的時(shí)間，包括預(yù)告未來(lái)將要發(fā)生日食的時(shí)間和推算過(guò)去曾經(jīng)發(fā)生日食的時(shí)間.反之，通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)古時(shí)代關(guān)于日食現(xiàn)象的記載，可以反推出當(dāng)時(shí)的準(zhǔn)確年代.
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)遠(yuǎn)古時(shí)期歷史年代模糊不清，1996年5月16日我國(guó)啟動(dòng)了大型科研項(xiàng)目“夏商周斷代工程”，科學(xué)家根據(jù)中國(guó)古籍中關(guān)于日食現(xiàn)象的記載，通過(guò)推算，較為準(zhǔn)確地確定了夏商周三朝的確切年代，從而揭開(kāi)了中國(guó)古代文明的身世之謎.這次研究是自然科學(xué)與人文科學(xué)的成功結(jié)合，其研究方法及研究成果令人感嘆.
當(dāng)然，無(wú)論是簡(jiǎn)單有趣的手影游戲還是日食月食等天文奇觀，都是光沿直線傳播的結(jié)果，這一點(diǎn)我們應(yīng)該有明確的認(rèn)識(shí).
- 初中生世界·八年級(jí)物理版的其它文章
- 李政道
- 海市蜃樓
- 公路上的汽車(chē)倒影
- 文學(xué)中的光學(xué)知識(shí)
- 人眼觀察到的空間范圍
- 穿衣鏡至少要多高
一、影子的形成
我們知道，光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播.如果光在直線傳播過(guò)程中遇到不透明的物體，將無(wú)法繞過(guò)或穿過(guò)，因此會(huì)在物體的背面光所無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，形成一片暗區(qū)，這就是影子.炎炎夏日，出行的人們喜歡打一把遮陽(yáng)傘，或者躲在樹(shù)陰下乘涼，就是在利用傘影和樹(shù)影.
如果光源是單個(gè)發(fā)光點(diǎn)，那么影現(xiàn)象就比較簡(jiǎn)單，例如手影游戲.夜晚，點(diǎn)燃一支蠟燭，通過(guò)手形的巧妙變化，使手在墻壁上的影子形成各種事物惟妙惟肖的形象，這種簡(jiǎn)單而又古老的手影游戲曾給我們的童年帶來(lái)過(guò)不少樂(lè)趣.
但是在很多情況下，光源不是單個(gè)發(fā)光點(diǎn)，情況因此更為復(fù)雜一些.比如多個(gè)點(diǎn)光源同時(shí)照射一個(gè)物體，或者光源屬于線光源（電棒、白熾燈燈絲）或面光源，這時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生“本影”“半影”“偽本影”等多種影現(xiàn)象.
我們先來(lái)看這樣一個(gè)例子，當(dāng)我們夜晚走在路上時(shí)，如果身后有兩盞路燈，往往可以看到我們身前有兩個(gè)灰影子，灰影子重疊的區(qū)域最暗，這個(gè)最暗的影區(qū)就是本影，而灰影子就是半影.
可以設(shè)想，如果還有第三盞路燈的燈光從其他角度照射過(guò)來(lái)，則我們的本影將變得更小，而半影會(huì)變得更亮一些.
利用這一原理，人們發(fā)明了醫(yī)院里專用的“無(wú)影燈”.這是一種安裝在手術(shù)室內(nèi)的頂燈，它其實(shí)是一個(gè)由若干盞高亮度燈在圓形燈盤(pán)上排列組成的一個(gè)面積很大的面光源，這樣，光就能從不同角度照射到手術(shù)臺(tái)上，從而避免產(chǎn)生明顯的本影，保證手術(shù)視野明亮.可見(jiàn)，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)無(wú)影燈并非真正無(wú)影，只是無(wú)明顯的本影.
二、日食的形成和類(lèi)型
太陽(yáng)光在真空中沿直線傳播，由于太陽(yáng)也是面光源，太陽(yáng)的直徑遠(yuǎn)大于月球的直徑，太陽(yáng)直徑兩端發(fā)出的光線，給月球也形成不同方向的影子，因此就會(huì)產(chǎn)生“本影”“半影”和“偽本影”.
月球是不發(fā)光天體，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，在太陽(yáng)光的照射下，背向太陽(yáng)的一面拖著一條長(zhǎng)長(zhǎng)的錐形影子——月影.農(nóng)歷的每月初一（朔日），月球?qū)⑦\(yùn)行到太陽(yáng)與地球之間，此時(shí)如果太陽(yáng)、月球和地球三者正好位于或接近同一條直線，月影就會(huì)一直延伸投射到地球表面.從太空上觀察地球，就會(huì)看到地球表面有一塊陰影區(qū)域，中間深色部分是月球本影，外圍較淡陰影是半影.處在這陰影區(qū)域內(nèi)的人們，看到的是被月球遮擋的太陽(yáng)，這就是壯觀的天文現(xiàn)象——日食.被月影掃過(guò)的地帶和區(qū)域，往往狹長(zhǎng)如帶狀，稱為“日食帶”，處于日食帶的人們，才能有幸看到日食.
值得一提的是，月球軌道面與地球軌道面之間有一個(gè)5°左右的夾角，所以在大多數(shù)的朔日，月球雖然處于太陽(yáng)和地球之間，但這三個(gè)天體并不在一條直線上，因此并非每逢朔日都有日食發(fā)生.
日食可以分為日全食、日偏食和日環(huán)食三種，出現(xiàn)不同類(lèi)型的日食主要與日、地、月三者的距離和近似成一線的程度有關(guān)，另外還與觀測(cè)者在地球上所處的具體位置有關(guān).
日食發(fā)生時(shí)，如果月球離地球較近，月影的本影能到達(dá)地球表面，則地面上處于月球本影區(qū)的人們將看到太陽(yáng)被月球完全遮擋，即形成日全食.
日食發(fā)生時(shí)，如果人們處于月影錐的半影區(qū)，則會(huì)看到“缺角”的不完整的太陽(yáng)，此為日偏食，意為月球從太陽(yáng)旁邊擦過(guò).
日食發(fā)生時(shí)，如果月球離地球較遠(yuǎn)，月球的本影不能到達(dá)地面，但本影的延長(zhǎng)線投射到地面，此時(shí)位于月影的本影延長(zhǎng)線區(qū)域（偽影區(qū)）的人們就能看到中間被月球遮擋的太陽(yáng)，這時(shí)太陽(yáng)的中心部分黑暗，邊緣仍然明亮，形成光環(huán)，這就是罕見(jiàn)的日環(huán)食.
由此可見(jiàn)，日食種類(lèi)的不同，與觀測(cè)地點(diǎn)也是有關(guān)系的，同一次日食現(xiàn)象，處在地球上不同位置的人看起來(lái)并不相同.
2009年7月22日，我國(guó)長(zhǎng)江流域發(fā)生日全食.在這次日食現(xiàn)象中，月球本影沿長(zhǎng)江東行，掃過(guò)長(zhǎng)江中下游兩岸許多重要城鎮(zhèn)，所形成的“全食帶”覆蓋中國(guó)人口最稠密的地區(qū)之一，成都、重慶、武漢、合肥、杭州、上海等許多大城市皆處于全食帶之中，目睹者人數(shù)高達(dá)數(shù)億，盛況空前史無(wú)前例；全食持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)約6分鐘.全食帶以外的我國(guó)其他遼闊地區(qū)，也都觀測(cè)到了程度不同的日偏食.此次日全食是近百年來(lái)出現(xiàn)的最完美的一次日食，它給人們留下了深刻印象和美好記憶，人們將這次日食稱為“2009年長(zhǎng)江大全食”.
三、日食現(xiàn)象與夏商周斷代工程
17世紀(jì)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律以后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到天體運(yùn)行遵循嚴(yán)格而穩(wěn)定的規(guī)律，根據(jù)天體運(yùn)行規(guī)律，科學(xué)家可以精確推算日食發(fā)生的時(shí)間，包括預(yù)告未來(lái)將要發(fā)生日食的時(shí)間和推算過(guò)去曾經(jīng)發(fā)生日食的時(shí)間.反之，通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)古時(shí)代關(guān)于日食現(xiàn)象的記載，可以反推出當(dāng)時(shí)的準(zhǔn)確年代.
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)遠(yuǎn)古時(shí)期歷史年代模糊不清，1996年5月16日我國(guó)啟動(dòng)了大型科研項(xiàng)目“夏商周斷代工程”，科學(xué)家根據(jù)中國(guó)古籍中關(guān)于日食現(xiàn)象的記載，通過(guò)推算，較為準(zhǔn)確地確定了夏商周三朝的確切年代，從而揭開(kāi)了中國(guó)古代文明的身世之謎.這次研究是自然科學(xué)與人文科學(xué)的成功結(jié)合，其研究方法及研究成果令人感嘆.
當(dāng)然，無(wú)論是簡(jiǎn)單有趣的手影游戲還是日食月食等天文奇觀，都是光沿直線傳播的結(jié)果，這一點(diǎn)我們應(yīng)該有明確的認(rèn)識(shí).
- 初中生世界·八年級(jí)物理版的其它文章
- 李政道
- 海市蜃樓
- 公路上的汽車(chē)倒影
- 文學(xué)中的光學(xué)知識(shí)
- 人眼觀察到的空間范圍
- 穿衣鏡至少要多高