炎热的夏天为什么总感觉马路上有水？海市蜃楼是怎么形成的？

发布时间：2023-04-11 12:47:56 所属栏目：动态来源：

导读：不知道大家在炎热的夏天，有没有看到过这样的一个现象：在不远的前方，路面上好像有一滩水，还映出了前车的倒影。但我们走过去一看，路面上其实根本就没有水。

你并没有出现幻觉，这是一种光的折射和反射现象，通

不知道大家在炎热的夏天，有没有看到过这样的一个现象：在不远的前方，路面上好像有一滩水，还映出了前车的倒影。但我们走过去一看，路面上其实根本就没有水。

你并没有出现幻觉，这是一种光的折射和反射现象，通常称作海市蜃楼。

01

斯涅尔定律

我们之前说过，光在不同介质间传播的时候，传播方向一般会发生变化。比如一束光从空气斜射入水中，会向下偏折。出现折射的原因是因为光在不同介质中的传播速度不同。人们用折射率n表示光在不同介质中传播速度的不同，折射率n等于真空中光速c与介质中光速v的比，也就是说：无机介质的折射率n越大，表示光在这种介质中不可逆转地传播的速度v越小。

折射率主要由介质材料决定，但是与光的波长也有一定关系，这就是色散现象。

其中n是折射率，是介质中光线与法线的夹角，是正弦函数，它在0-90度的区间内是一个正函数，也就是说，角度越大，sin也会越大。通过这个公式我们就会发现：如果材料的折射率n比较大，那么介质中的角度就小，这种介质就称为“光密介质”；如果材料的折射率n比较小，那么介质中的角度就大，这种介质就称为“光疏介质”。

02

全反射现象

如果光线从水中射入空气中，情况又是如何呢？由于水是光敏介质，角度较小，空气是光疏介质，角度较大，因此光线会向水面偏折。如果增大水中光线的入射角，那么空气中的折射角也会增大，在某个时刻，空气中的折射角达到 90 度，此时就称为“掠射”。如果继续增大入射角，那么折射光线无论折射向哪里都不合理了。此时会出现一种奇特的现象：折射光线消失，只剩下反射光线，这种现象就称为“全反射”。

03

龙生九子，九子各不相同，其中有一个儿子就叫蜃，蜃喜欢吞云吐雾，它在海上把东西都吞到肚子里去，一会儿又吐出来，这时，人们就可以看到有些东西漂浮在海平面上。这只是一种神话传说，“海市蜃楼”实际上是一种光的折射现象，在波涛滚滚的海洋和荒无人烟的沙漠中甚至可能不经意间出现。

在海洋上，海水比热容更大，也就是说，在接受太阳照射时，海水不容易升温。在强烈的太阳照射下，靠近海水的地方，空气温度比较低，密度较大，折射率较大，属于光敏介质。高层空气温度较高，空气受热膨胀，密度较小，折射率较小，是光疏介质。光线从光密介质射向光疏介质，就像从水中射向空气一样，折射角变大，光线会趋于水平。假如海面上有一艘船，这艘船反射出的光线向上射，就会在各个不同的空气层之间发生折射，发生弯折。

沙漠中的海市蜃楼成因刚好与海洋上相反。沙子的比热容很小，所以靠近沙漠的地方空气温度比较高。空气受热膨胀，密度较小，折射率较小，是光疏介质。上层的空气距离沙子较远，温度相对较低，空气密度相对较大，折射率较大，也就形成了光密介质。光线从上向下照射时，从光密介质进入光疏介质，相当于从水射向空气，折射角变大，光线偏向水平。当折射角增大到一定程度时，就会发生表面的全反射而向上继续不断地照射。

（编辑：汽车网）

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