浅谈物理光学在生活中的应用
来源:用户上传
作者:
摘要：物理光学对物理学的发展和现代科学技术的发展具有十分重要的作用。在我们的日常生活中，光属于必不可少的因素，占据着十分重要的地位。且光学在生活中也得到了广泛应用，比如常接触的激光、望远镜、照相机、摄像机等。文章首先介绍了光学的基本概念及组成，然后从四个方面介绍了光学实际生活中的应用，希望通过文章能够帮助同学更好的理解物理光学的相关内容。
关键词：物理光学;生活;应用
一、光学概念介绍
光学（optics）是物理学的重要分支学科，也是与光学工程技术相关的学科。光学主要分为几何光学、物理光学和量子光学。其中，几何光学由几个由实验得来的基本原理出发，通过光线的概念和光线的折射、反射定律来描述光在介质中传播规律的学科。物理光学也称波动光学，其理论基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组，可用来研究光的干涉、光的衍射、光的偏振及其在各向异性介质中传播所呈现出的现象。量子光学源于光的波动和光（量）子的二象性。光子、电子、质子、中子等微观客体的波粒二象性是形成量子力学的重要基础。从这种光子的性质出发来研究光的本性以及光与物质相互作用的学科即称为量子光学，它的基础主要是量子力学或量子电动力学。
二、光学在生活中的应用
（一）生活中光的直线传播
光的直线传播指的是光在同种均匀介质中沿着直线传播，是光最基本的性质。光的直线传播可以解释常见的日食与月食现象，日食主要是地球、月球、太阳在同一直线，太阳光被月球遮挡所致。月食则是太阳、地球、月球运行在同一直线，地球全部或部分遮挡了太阳光。在日常生活中，光的直线传播也有着广泛的应用，比如简单的阳光测距及小孔成像。
（二）光的折射与反射
光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质的现象为光的反射。光由一种介质斜射人另一种介质，光在不同介质交界处会发生偏折，这便叫做光的折射。反射与折射在日常生活中具有十分广泛的应用，镜子则是光的反射，人们可以在镜子中看到自己的模样。且当把镜面做成曲面时，人们便可观察到镜子中扭曲或拉伸的图像。汽车的后视镜也使用了这个原理，汽车后视镜为凸面，会形成缩小的图像，司机可以在镜子中看到大面积的景物，扩大了视野。除此之外，光的折射在生活中也得到广泛使用，比如现今十分热门的光纤通信，携带信息的激光便是在玻璃夹层中利用折射进行传播。
（三）光的色散
光的色散主要指的是复色光分解为单色光，天空的蔚蓝便来源于此。空气自身密度涨落对光具备一定的散射作用，尤其是大气中氧气的涨落会形成散射。在大雨过后或晴朗的天空中悬浮着很多小微粒，也增强了光的散射能力，使天空更加蔚蓝。而当工业废气与汽车尾气增多时，由于污染气体粒子直径较大，因此会因散射使得天空变为灰白色或青灰色。而在夜晚时，天空会变为深蓝色，主要因为大气中臭氧的作用，臭氧截获了阳光中的橙色与黄色部分，因此蓝色会直接通过，直至所有光亮消失，所有颜色才会慢慢消失在夜色中。此外，黄光因不易散射，所以被广泛应用至交通领域中的车牌、警示牌以及雾灯等方面。
（四）光的干涉与衍射
光的干涉指的是两列或几列光波在空间相遇并叠加，某些区域始终加强，某些区域始终削弱，形成稳定的强弱分布现象。在光传播期间，遇到障碍物或小孔，光偏离原来的传播途径，绕道障碍物后面传播的现象为光的衍射，光的干涉与衍射说明光具备波动性。在日常生活中，光的衍射应用较为广泛，如DNA的双螺旋构型。除此之外，光谱仪也采用了光的干涉与衍射原理。光谱仪主要利用色散元件将电磁辐射分离出所需的波长与波长区域，测定选定波长的强度，可分为多色仪与单色仪两种。根据分光原理，光谱仪器又分为干涉光谱仪、衍射光谱仪以及棱镜光谱仪等三种。其中光学多道分析仪具备信息采集、处理以及存储等功能，不再使用感光乳胶，避免了暗室处理等环节，改善了工作条件也提升了工作效率，可以更为准确的测定瞬变信号。
三、结语
高中物理中，光学知识占据着十分重要的地位且与实际生活也存在密切联系，学生通过学习物理光学知识可以更好的解决实际问题，并理解一些特殊现象。文章首先简要介绍了光学的基本概念，然后分别从四个方面介绍了光学在实际生活中的应用。即：介绍光的直线传播，解释日全食等天文现象;光的反射和折射，如镜面成像、视觉偏移以及光通信;光的色散，解释复色光与单色光间的奇妙联系;光的干涉与衍射，如基于分光原理制成的光谱仪。文章不仅为广大学习光学的高中生提供了知识上的引导，也让笔者更加深入地了解物理光学，为今后的物理学习打下坚实的基础。
参考文献
[1]罗志恒.耳听为虚，眼见为实——寻找泊松亮斑[J].物理教师，2012（01）.
[2]麦慧怡.前概念对中学生物理学习的影響及教学策略[J].教育导刊，2010（10）.
[3]赵力红，司烈翔.新课程 新实验 新认识（Ⅷ）——新课程高中物理实验的开发与教学研究[J].教学仪器与实验，2008（08）.
[4]应发宝，曾前明，郑国和.衍射光栅的自制与实验[J].物理教学，2010（11）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/4/view-14738879.htm
