宋敬東

摘 要：自然界中許多自然現(xiàn)象都涉及到物理知識，本文巧妙利用高中物理的光學(xué)知識闡述了自然界中幾種常見的現(xiàn)象。在給學(xué)生增添物理學(xué)科的趣味性的同時提升了學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)心對物理奧秘探究的好奇心，從而提升學(xué)生對物理知識與技能的理解程度和運用效率。

關(guān)鍵詞：光的折射；光的反射；光的偏振；自然現(xiàn)象

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）12（S）-0047-2

物理學(xué)科是一門自然科學(xué)，然而許多學(xué)過物理的同學(xué)都感覺物理難學(xué)，高中物理老師也感覺物理難教，這也是教與學(xué)所遇到尷尬局面。其實日常生活中的各種現(xiàn)象和規(guī)律都是與物理知識息息相關(guān)的，正是這個原因，許多學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚興趣。筆者憑借自身從事高中物理教學(xué)工作多年來的實踐經(jīng)驗，針對于一系列的日常生活中的自然現(xiàn)象問題，巧妙利用物理中的光學(xué)知識，采取理論聯(lián)系實際的方式進(jìn)行闡述和解釋，希望能給讀者帶來一定的幫助和借鑒。

1 自然現(xiàn)象之“海市蜃樓”

小學(xué)語文課本教材中就有關(guān)于海市蜃樓的文章出現(xiàn)。在科學(xué)不發(fā)達(dá)的年代，許多統(tǒng)治者迷信的認(rèn)為這是神的力量和化身。其實，這些自然界的蜃景是一種比較奇特的光學(xué)現(xiàn)象。那么，這些現(xiàn)象究竟是怎樣形成的呢？

在平靜的海面上，由于水的熱容量比較大，在靠近海平面的上方，空氣的溫度比上空空氣溫度低。根據(jù)大氣層分布特點，空氣的密度隨溫度的升高反而減小，空氣對光的折射率也是隨溫度的升高而減小?？梢姡诤Ｆ矫嫔戏娇諝饪梢钥闯啥鄠€水平空氣層且折射率由下至上是逐漸減小的。遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光由底層空氣射向上空的過程中，不斷地被折射。根據(jù)折射定律可知光線射向折射率較小的上一層的入射角度越來越大，圖1所示為光在多個水平空氣層中的折射現(xiàn)象。當(dāng)光線的入射角度大于該介質(zhì)的臨界角度時就會發(fā)生全反射現(xiàn)象，遠(yuǎn)處景物發(fā)出的光線就由高空通過多層空氣層的折射返回到底層。這些光線可以進(jìn)入處于海岸附近的觀察者的眼中，這樣觀察者就能看到遠(yuǎn)處景物形成的虛像。圖2所示就是海平面上形成的蜃景即海市蜃樓。

2 自然現(xiàn)象之“炫光”

許多人都有在公園里面劃船的經(jīng)歷，在湖面上會經(jīng)常遇到使人視覺產(chǎn)生疲勞的耀眼的炫光，從而影響游人劃船的質(zhì)量。這是因為在水的表面同時發(fā)生了鏡面反射和漫反射，它們的反射光重疊時就造成了這種炫光現(xiàn)象。太陽光是自然光，經(jīng)過鏡面反射后通常形成了部分偏振光，經(jīng)過漫反射后是非偏振光，這些從水平面上反射回來的光中含有大量的在水平方向振動的直線偏振光。只有將水平方向振動的偏振光減弱才能消除水面上形成的炫光。所以，游客們遇到這種情況時都會戴上與普通眼鏡外觀相同的偏振太陽眼鏡。這種偏振太陽眼鏡中設(shè)計安裝了偏振軸在豎直方向的偏振片，水面上的沿水平方向振動的偏振光經(jīng)過偏振片后被大大減弱，從而達(dá)到“吸收”的效果，游客就不會感到有炫光刺眼。

3 自然現(xiàn)象之“彩虹”

俗話說：“風(fēng)雨過后見彩虹”，特別是在夏天雨過天晴天空出現(xiàn)絢麗的彩虹究竟是如何產(chǎn)生的呢？雨后的天空布滿了大量的小水珠，光線射入水珠這一介質(zhì)中會發(fā)生折射而引起色散現(xiàn)象。如圖3所示為一條單色光線在水珠中的折射光路圖。

光線1由空氣進(jìn)入介質(zhì)發(fā)在折射為光線2，經(jīng)過反射后為光線3，再經(jīng)過一次由介質(zhì)進(jìn)入空氣折射后為光線4。由于自然界的太陽光為復(fù)色光（紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫），各色光在水珠介質(zhì)中折射率不同，折射光線的偏折程度就不同。如圖4所示，為紅光與紫光兩種單色光在同一水珠中的光路圖。可見太陽光經(jīng)過水珠折射和反射以后能夠分解成七種顏色的依次排列的光帶。雨后的天空有大量的水珠，在陽光的照射下就形成了各色絢麗的彩虹了。

4 自然現(xiàn)象之“黑花的稀少”

花卉是自然界中人類的朋友。各種奇花異草盛開的花朵爭芳斗艷，不僅凈化空氣而且給人以美的享受。培育與探究植物的工作人員都清楚，在龐大的植物世界里黑色的花卉非常少，出現(xiàn)這種情況的緣由還要從物理學(xué)中的光學(xué)知識來解釋。自然界的太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫多種不同波長和頻率的單色光組成的復(fù)色光，柔嫩的花瓣對于太陽光中的紅、橙和黃色的光具有較強的反射作用，使得花的組織不至于被光的能量灼傷，形成了一種自然的保護(hù)作用。因而，自然界中紅、橙和黃色的花卉比較多，然而黑色對光的反射作用最差，幾乎全部吸收太陽光的能量，被照射的黑色花瓣溫度升高很快，則灼傷黑色花的組織就很容易發(fā)生了，存活的可能性就比較小，長期以來黑色花卉的種類就越來越少。當(dāng)然這也只是黑色花種變少的緣故之一，可能還與花卉自身的生物特性等相關(guān)因素有關(guān)。

總而言之，自然界中許多自然現(xiàn)象都是與物理學(xué)科息息相關(guān)的，人類在探索和改造自然的過程中離不開物理知識與能力的合理利用，作為高中物理老師在平時的課堂教學(xué)中完全可以借助于學(xué)生感興趣的自然奇特現(xiàn)象加以利用，讓學(xué)生感覺物理學(xué)科的樂趣性，進(jìn)而提高高中物理教育教學(xué)的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王坤，尤東.生活中的光學(xué)[J].物理教學(xué)探討，2009，（32）：57.

[2]曹俊友.生活中的物理知識[J].物理教學(xué)探討，2007，（1）：33.

（欄目編輯 陳 潔）

摘 要：自然界中許多自然現(xiàn)象都涉及到物理知識，本文巧妙利用高中物理的光學(xué)知識闡述了自然界中幾種常見的現(xiàn)象。在給學(xué)生增添物理學(xué)科的趣味性的同時提升了學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)心對物理奧秘探究的好奇心，從而提升學(xué)生對物理知識與技能的理解程度和運用效率。

關(guān)鍵詞：光的折射；光的反射；光的偏振；自然現(xiàn)象

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）12（S）-0047-2

物理學(xué)科是一門自然科學(xué)，然而許多學(xué)過物理的同學(xué)都感覺物理難學(xué)，高中物理老師也感覺物理難教，這也是教與學(xué)所遇到尷尬局面。其實日常生活中的各種現(xiàn)象和規(guī)律都是與物理知識息息相關(guān)的，正是這個原因，許多學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚興趣。筆者憑借自身從事高中物理教學(xué)工作多年來的實踐經(jīng)驗，針對于一系列的日常生活中的自然現(xiàn)象問題，巧妙利用物理中的光學(xué)知識，采取理論聯(lián)系實際的方式進(jìn)行闡述和解釋，希望能給讀者帶來一定的幫助和借鑒。

1 自然現(xiàn)象之“海市蜃樓”

小學(xué)語文課本教材中就有關(guān)于海市蜃樓的文章出現(xiàn)。在科學(xué)不發(fā)達(dá)的年代，許多統(tǒng)治者迷信的認(rèn)為這是神的力量和化身。其實，這些自然界的蜃景是一種比較奇特的光學(xué)現(xiàn)象。那么，這些現(xiàn)象究竟是怎樣形成的呢？

在平靜的海面上，由于水的熱容量比較大，在靠近海平面的上方，空氣的溫度比上空空氣溫度低。根據(jù)大氣層分布特點，空氣的密度隨溫度的升高反而減小，空氣對光的折射率也是隨溫度的升高而減小?？梢姡诤Ｆ矫嫔戏娇諝饪梢钥闯啥鄠€水平空氣層且折射率由下至上是逐漸減小的。遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光由底層空氣射向上空的過程中，不斷地被折射。根據(jù)折射定律可知光線射向折射率較小的上一層的入射角度越來越大，圖1所示為光在多個水平空氣層中的折射現(xiàn)象。當(dāng)光線的入射角度大于該介質(zhì)的臨界角度時就會發(fā)生全反射現(xiàn)象，遠(yuǎn)處景物發(fā)出的光線就由高空通過多層空氣層的折射返回到底層。這些光線可以進(jìn)入處于海岸附近的觀察者的眼中，這樣觀察者就能看到遠(yuǎn)處景物形成的虛像。圖2所示就是海平面上形成的蜃景即海市蜃樓。

2 自然現(xiàn)象之“炫光”

許多人都有在公園里面劃船的經(jīng)歷，在湖面上會經(jīng)常遇到使人視覺產(chǎn)生疲勞的耀眼的炫光，從而影響游人劃船的質(zhì)量。這是因為在水的表面同時發(fā)生了鏡面反射和漫反射，它們的反射光重疊時就造成了這種炫光現(xiàn)象。太陽光是自然光，經(jīng)過鏡面反射后通常形成了部分偏振光，經(jīng)過漫反射后是非偏振光，這些從水平面上反射回來的光中含有大量的在水平方向振動的直線偏振光。只有將水平方向振動的偏振光減弱才能消除水面上形成的炫光。所以，游客們遇到這種情況時都會戴上與普通眼鏡外觀相同的偏振太陽眼鏡。這種偏振太陽眼鏡中設(shè)計安裝了偏振軸在豎直方向的偏振片，水面上的沿水平方向振動的偏振光經(jīng)過偏振片后被大大減弱，從而達(dá)到“吸收”的效果，游客就不會感到有炫光刺眼。

3 自然現(xiàn)象之“彩虹”

俗話說：“風(fēng)雨過后見彩虹”，特別是在夏天雨過天晴天空出現(xiàn)絢麗的彩虹究竟是如何產(chǎn)生的呢？雨后的天空布滿了大量的小水珠，光線射入水珠這一介質(zhì)中會發(fā)生折射而引起色散現(xiàn)象。如圖3所示為一條單色光線在水珠中的折射光路圖。

光線1由空氣進(jìn)入介質(zhì)發(fā)在折射為光線2，經(jīng)過反射后為光線3，再經(jīng)過一次由介質(zhì)進(jìn)入空氣折射后為光線4。由于自然界的太陽光為復(fù)色光（紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫），各色光在水珠介質(zhì)中折射率不同，折射光線的偏折程度就不同。如圖4所示，為紅光與紫光兩種單色光在同一水珠中的光路圖。可見太陽光經(jīng)過水珠折射和反射以后能夠分解成七種顏色的依次排列的光帶。雨后的天空有大量的水珠，在陽光的照射下就形成了各色絢麗的彩虹了。

4 自然現(xiàn)象之“黑花的稀少”

花卉是自然界中人類的朋友。各種奇花異草盛開的花朵爭芳斗艷，不僅凈化空氣而且給人以美的享受。培育與探究植物的工作人員都清楚，在龐大的植物世界里黑色的花卉非常少，出現(xiàn)這種情況的緣由還要從物理學(xué)中的光學(xué)知識來解釋。自然界的太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫多種不同波長和頻率的單色光組成的復(fù)色光，柔嫩的花瓣對于太陽光中的紅、橙和黃色的光具有較強的反射作用，使得花的組織不至于被光的能量灼傷，形成了一種自然的保護(hù)作用。因而，自然界中紅、橙和黃色的花卉比較多，然而黑色對光的反射作用最差，幾乎全部吸收太陽光的能量，被照射的黑色花瓣溫度升高很快，則灼傷黑色花的組織就很容易發(fā)生了，存活的可能性就比較小，長期以來黑色花卉的種類就越來越少。當(dāng)然這也只是黑色花種變少的緣故之一，可能還與花卉自身的生物特性等相關(guān)因素有關(guān)。

總而言之，自然界中許多自然現(xiàn)象都是與物理學(xué)科息息相關(guān)的，人類在探索和改造自然的過程中離不開物理知識與能力的合理利用，作為高中物理老師在平時的課堂教學(xué)中完全可以借助于學(xué)生感興趣的自然奇特現(xiàn)象加以利用，讓學(xué)生感覺物理學(xué)科的樂趣性，進(jìn)而提高高中物理教育教學(xué)的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王坤，尤東.生活中的光學(xué)[J].物理教學(xué)探討，2009，（32）：57.

[2]曹俊友.生活中的物理知識[J].物理教學(xué)探討，2007，（1）：33.

（欄目編輯 陳 潔）

摘 要：自然界中許多自然現(xiàn)象都涉及到物理知識，本文巧妙利用高中物理的光學(xué)知識闡述了自然界中幾種常見的現(xiàn)象。在給學(xué)生增添物理學(xué)科的趣味性的同時提升了學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)心對物理奧秘探究的好奇心，從而提升學(xué)生對物理知識與技能的理解程度和運用效率。

關(guān)鍵詞：光的折射；光的反射；光的偏振；自然現(xiàn)象

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）12（S）-0047-2

物理學(xué)科是一門自然科學(xué)，然而許多學(xué)過物理的同學(xué)都感覺物理難學(xué)，高中物理老師也感覺物理難教，這也是教與學(xué)所遇到尷尬局面。其實日常生活中的各種現(xiàn)象和規(guī)律都是與物理知識息息相關(guān)的，正是這個原因，許多學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚興趣。筆者憑借自身從事高中物理教學(xué)工作多年來的實踐經(jīng)驗，針對于一系列的日常生活中的自然現(xiàn)象問題，巧妙利用物理中的光學(xué)知識，采取理論聯(lián)系實際的方式進(jìn)行闡述和解釋，希望能給讀者帶來一定的幫助和借鑒。

1 自然現(xiàn)象之“海市蜃樓”

小學(xué)語文課本教材中就有關(guān)于海市蜃樓的文章出現(xiàn)。在科學(xué)不發(fā)達(dá)的年代，許多統(tǒng)治者迷信的認(rèn)為這是神的力量和化身。其實，這些自然界的蜃景是一種比較奇特的光學(xué)現(xiàn)象。那么，這些現(xiàn)象究竟是怎樣形成的呢？

在平靜的海面上，由于水的熱容量比較大，在靠近海平面的上方，空氣的溫度比上空空氣溫度低。根據(jù)大氣層分布特點，空氣的密度隨溫度的升高反而減小，空氣對光的折射率也是隨溫度的升高而減小?？梢?，在海平面上方空氣可以看成多個水平空氣層且折射率由下至上是逐漸減小的。遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光由底層空氣射向上空的過程中，不斷地被折射。根據(jù)折射定律可知光線射向折射率較小的上一層的入射角度越來越大，圖1所示為光在多個水平空氣層中的折射現(xiàn)象。當(dāng)光線的入射角度大于該介質(zhì)的臨界角度時就會發(fā)生全反射現(xiàn)象，遠(yuǎn)處景物發(fā)出的光線就由高空通過多層空氣層的折射返回到底層。這些光線可以進(jìn)入處于海岸附近的觀察者的眼中，這樣觀察者就能看到遠(yuǎn)處景物形成的虛像。圖2所示就是海平面上形成的蜃景即海市蜃樓。

2 自然現(xiàn)象之“炫光”

許多人都有在公園里面劃船的經(jīng)歷，在湖面上會經(jīng)常遇到使人視覺產(chǎn)生疲勞的耀眼的炫光，從而影響游人劃船的質(zhì)量。這是因為在水的表面同時發(fā)生了鏡面反射和漫反射，它們的反射光重疊時就造成了這種炫光現(xiàn)象。太陽光是自然光，經(jīng)過鏡面反射后通常形成了部分偏振光，經(jīng)過漫反射后是非偏振光，這些從水平面上反射回來的光中含有大量的在水平方向振動的直線偏振光。只有將水平方向振動的偏振光減弱才能消除水面上形成的炫光。所以，游客們遇到這種情況時都會戴上與普通眼鏡外觀相同的偏振太陽眼鏡。這種偏振太陽眼鏡中設(shè)計安裝了偏振軸在豎直方向的偏振片，水面上的沿水平方向振動的偏振光經(jīng)過偏振片后被大大減弱，從而達(dá)到“吸收”的效果，游客就不會感到有炫光刺眼。

3 自然現(xiàn)象之“彩虹”

俗話說：“風(fēng)雨過后見彩虹”，特別是在夏天雨過天晴天空出現(xiàn)絢麗的彩虹究竟是如何產(chǎn)生的呢？雨后的天空布滿了大量的小水珠，光線射入水珠這一介質(zhì)中會發(fā)生折射而引起色散現(xiàn)象。如圖3所示為一條單色光線在水珠中的折射光路圖。

光線1由空氣進(jìn)入介質(zhì)發(fā)在折射為光線2，經(jīng)過反射后為光線3，再經(jīng)過一次由介質(zhì)進(jìn)入空氣折射后為光線4。由于自然界的太陽光為復(fù)色光（紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫），各色光在水珠介質(zhì)中折射率不同，折射光線的偏折程度就不同。如圖4所示，為紅光與紫光兩種單色光在同一水珠中的光路圖。可見太陽光經(jīng)過水珠折射和反射以后能夠分解成七種顏色的依次排列的光帶。雨后的天空有大量的水珠，在陽光的照射下就形成了各色絢麗的彩虹了。

4 自然現(xiàn)象之“黑花的稀少”

花卉是自然界中人類的朋友。各種奇花異草盛開的花朵爭芳斗艷，不僅凈化空氣而且給人以美的享受。培育與探究植物的工作人員都清楚，在龐大的植物世界里黑色的花卉非常少，出現(xiàn)這種情況的緣由還要從物理學(xué)中的光學(xué)知識來解釋。自然界的太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫多種不同波長和頻率的單色光組成的復(fù)色光，柔嫩的花瓣對于太陽光中的紅、橙和黃色的光具有較強的反射作用，使得花的組織不至于被光的能量灼傷，形成了一種自然的保護(hù)作用。因而，自然界中紅、橙和黃色的花卉比較多，然而黑色對光的反射作用最差，幾乎全部吸收太陽光的能量，被照射的黑色花瓣溫度升高很快，則灼傷黑色花的組織就很容易發(fā)生了，存活的可能性就比較小，長期以來黑色花卉的種類就越來越少。當(dāng)然這也只是黑色花種變少的緣故之一，可能還與花卉自身的生物特性等相關(guān)因素有關(guān)。

總而言之，自然界中許多自然現(xiàn)象都是與物理學(xué)科息息相關(guān)的，人類在探索和改造自然的過程中離不開物理知識與能力的合理利用，作為高中物理老師在平時的課堂教學(xué)中完全可以借助于學(xué)生感興趣的自然奇特現(xiàn)象加以利用，讓學(xué)生感覺物理學(xué)科的樂趣性，進(jìn)而提高高中物理教育教學(xué)的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王坤，尤東.生活中的光學(xué)[J].物理教學(xué)探討，2009，（32）：57.

[2]曹俊友.生活中的物理知識[J].物理教學(xué)探討，2007，（1）：33.

（欄目編輯 陳 潔）