光學(xué)篇為甚麼聲音在晚上可以傳得較遠(yuǎn)是因?yàn)橥砩陷^日間寧?kù)o嗎

光學(xué)篇為甚麼聲音在晚上可以傳得較遠(yuǎn)？是因?yàn)橥砩陷^日間寧?kù)o嗎？如果你去海灘渡假，當(dāng)夜幕低垂，你一定會(huì)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的人聲也可以聽得很清楚。你可能會(huì)想，這是因?yàn)橥砩媳緛砭洼^日間寧?kù)o，所以很容易便可以聽見遠(yuǎn)處的聲音。但這只是部分的原因而已﹔原來聲音傳得較遠(yuǎn)也可能與聲波的折射有關(guān)！首先，聲音是圖一日間靠近地面的空氣較上層熱，聲波會(huì)被折射向上空?？諝獾恼駝?dòng)，是波動(dòng)的一種。聲波在熱空氣中走得較快，在冷空氣中較慢，因此不同溫度的空氣有不同的折射率，就好像許多光學(xué)密度不同的介質(zhì)。當(dāng)聲波在溫度隨高度改變的空氣中傳播時(shí)，便會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，聲波會(huì)向著氣溫較低的地方走。在日間，地面被太陽照射，靠近地面的空氣較圖二夜間接近地面的空氣較冷，上層熱，聲波會(huì)被折射向上空(圖聲波會(huì)被折射向地面。)。相反在夜間時(shí)分，接近地面的空氣較冷，聲波便會(huì)被折射向地面(圖二)。1光學(xué)篇為甚麼會(huì)有彩虹？「霓」和「虹」有甚麼分別？白色的太陽光其實(shí)包含有不同顏色的光線，粗略地可分為七種顏色，分別是紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。在正常情況下，我們只會(huì)看見太陽光是白色的。但是在雨後放晴的時(shí)候，天空中仍殘留著一些小水珠，白色的陽光被小水珠折射和反射。由於不同顏色的光有不同的折射率，它們?cè)谒橹斜环瓷涞缴詾椴煌姆较?。如果我們?cè)谔囟ǖ难鼋侨ビ^察天空，會(huì)看見不同的水珠反射出不同顏色的光，形成彩虹(圖)?！改蕖购汀负纭苟际顷柟獗恍∷檎凵浜头瓷渌纬傻牟屎绗F(xiàn)象。光線被水珠折射兩次和反射一次就叫做虹(圖二a)﹔光線被水珠折射兩次和反射兩次就叫做霓(圖二b)。由於霓比虹反射多一次，光線的強(qiáng)度較弱，所以並不常見。另一方面，因?yàn)槟夼c虹的反射路徑不同，所以我們看到霓的七色剛巧與虹的七色上下相反的(比較圖二a和二b)。

圖一被水點(diǎn)折射和反射後，紅光和藍(lán)光的偏轉(zhuǎn)角度有少許差異，產(chǎn)生了彩虹的現(xiàn)象。圖二(a)虹的成因2光學(xué)篇海市蜃樓是甚麼？它是如何形成的？在沙漠中，迷路的人缺水缺糧，忽然看見了綠洲，但走近了卻發(fā)現(xiàn)原來只是海市蜃樓的幻像，空歡喜一場(chǎng)。這雖然是電影常用的橋段，但海市蜃樓是真有其事的，是大自然跟我們?cè)谕婀饩€的魔法。它的成因是光線在空氣中被折射，再加上全內(nèi)反射的結(jié)果。如果要明白海市蜃樓的成因，首先要明白為甚麼光線在空氣中會(huì)被折射。原來，不同溫度的空氣有不同的折射率，就好像許多不同的介質(zhì)一樣?？拷孛娴目諝廨^熱，折射率較低。我們可以把空氣想像為許多層的介質(zhì)，而每一層的折射率都不同，越接近地面，折射率越低。因此光線在空氣中行走時(shí)，路線便如圖一所示。

圖二(b) 霓的成因圖一在溫度隨高度變化的空氣中，光線因折射而走出彎曲的路徑。圖二光線由玻璃走到空氣時(shí)所產(chǎn)生的折射現(xiàn)象。注意入射角i比折射角r小。另一方面，我們也要知道甚麼是全內(nèi)反射。如果光線微微傾斜地從玻璃射進(jìn)空 圖三 當(dāng)入射角 i大於臨界角度c時(shí)，便產(chǎn)生全內(nèi)反射。3氣，一部分的光線會(huì)被反射回去，另一部分就會(huì)被折射，從玻璃中走出來。由於玻璃的折射率較空氣高，所以折射角總是大於入射角(圖二)。當(dāng)入射角越來越大，被折射的光線便會(huì)越來貼近空氣與玻璃的界面，直至入射角大於臨界角度，光線便只會(huì)被反射，而不會(huì)折射出去。這個(gè)現(xiàn)像叫做全內(nèi)反射(圖三)。

光學(xué)篇圖四海市蜃樓發(fā)生時(shí)，光線所走的路徑。圖四顯示海市蜃樓發(fā)生時(shí)，光線所走的路徑。假設(shè)有個(gè)綠洲，它在A點(diǎn)發(fā)出的光線被空氣折射，走一條彎彎的路徑。在B點(diǎn)，光線發(fā)生全內(nèi)發(fā)射，使光線往上走。之後，光線再次被空氣折射，最後光線會(huì)進(jìn)入站在C點(diǎn)那觀測(cè)者的眼