水是我們生活中常見的一種“透明”介質,也是我們的生命之源。光穿過水面會有一些自然現(xiàn)象,對此有很多網友非常想了解其中的過程,想知道光穿過水面有折射嗎?穿過水出來來是直的嗎這些問題。
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光射入水時發(fā)生的折射
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其實想要能夠完美的解釋上述問題,就需要在講述過程中進行一些假設,不然當中可能會出現(xiàn)不同的結果。下面我們就進行一些假設:
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1、水的質量非常好,沒有雜質及其他生物,比純凈水還純凈。之所以這樣假設,是因為這樣我們就可以把水當作一種透明“材料”來研究,而不會出現(xiàn)結果上的偏差。如果水中有雜質或者是其他生物,甚至水內部是“不均勻”的,那么會導致這種水的霧度值增加。
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2、水面穩(wěn)定無波浪。如果水面有波浪,甚至這種波浪雜亂無章,對于我們的講述會有很大影響。水面上有不規(guī)則的波浪,相當于透明材料上凹凸不平,與光接觸時的角度會發(fā)生變化,會增加光的反射光通量。
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3、水是通過空氣“容器”盛裝的,即有一個規(guī)則形狀、具有一定深度的水“浮”在空氣中。如果通過其他容器盛裝水,再來討論上述問題,容器材質對光在水中的透射傳播也是有影響的。另外,水的深度以滿足國標GB/T 5433-2008,深度要求是2.0±0.1mm(在后面的講述過程中,你可以將其放大10倍、100倍)。因為材料本身對光線是有吸收的,深度太深會導致光通量大幅度減少,深海下面是漆黑無光的就是這個道理。
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4、光最好是垂直射入水面中的,且光是一個光束。當然,因為我們只是想了解一些現(xiàn)象,而不需要得到一些確切的值,所以也可以固定其他角度。
光進入玻璃和水后發(fā)生的折射現(xiàn)象
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上述假設都滿足后,光垂直進入水面,會發(fā)生反射現(xiàn)象,即水面如同玻璃一樣將一部分光線折射回來。想要了解這個過程,我們可以將自己的眼睛當作“光線”,在垂直觀察清澈的水面時,會看清自己的臉龐。這部分反射光通量是極其有限的,大部分光線會進入水中,此時因為水的質量非常好,沒有雜質和其他生物,且內部組織結構均勻,所以不存在折射,即此時水的透光率幾乎達到100%。如果水的質量不好,則光穿過水面是有折射的,光通過透明材料中,折射角度大于2.5度的光線也被稱為散射光線。當光繼續(xù)前進穿過水層時,由于角度是垂直的光束,所以穿過水出來是直的,如果光束是以某一個角度射入水中,那么出來時也是以這個角度出來的。
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總結:以上是多種假設光穿過水中的條件,事實上在生活中是不可能存在這樣的狀況的。當光線光束垂直穿過普通水面時,由于水面可能因振動、風存在一些波浪,光會發(fā)生更多的反射,進入水中的光通量會大幅度減少。而在水中由于雜質、生物等存在,光在過程中折射的光通量更多,即水是看起來不清澈霧蒙蒙的,這就是霧度值在增加。當光透過盛裝材料時,也會因裝水的容器而再次發(fā)生反射、折射、透射現(xiàn)象,如果盛水的材料內部組織均勻,那么光穿過水出來時仍是直的,但此時光線的強度會有大幅度減弱。