关于光的科学论文

在城市化进程中，光污染已成为继大气污染、水污染、噪声污染、固体废弃物污染之后的一类新兴环境污染。我为大家整理的光污染科技论文，希望你们喜欢。

城市光污染相关问题

摘要：在城市化进程中，光污染已成为继大气污染、水污染、噪声污染、固体废弃物污染之后的一类新兴环境污染。虽然它的危害显而易见但目前还未列入环境污染防治范畴。随着光污染的危害愈演愈烈，光污染已引起科学家们的重视。针对城市光污染的现状分析其对人类的危害，立法情况，讨论应对措施十分重要。

关键词：城市光污染光污染对交通安全的影响 立法现状 解决对策

中图分类号：TU984文献标识码： A

前言：光污染通常是指过量的光辐射, 包括可见光、紫外与红外辐射对人体健康和人类生存环境造成的负面影响的总称。溢散光、反射光和眩光等在现代城市建筑中所产生的光都可以定义为光污染。(邵力刚，2006)

但是, 由于人们的忽略，我国许多城市不能合理利用灯光照明，有关光污染的研究还停留在光污染概念探讨阶段，没有构建城市光污染综合延缓体系。城市光污染防治是一个系统工程, 不仅涉及政府、企业和广大公众, 而且还需要从规划设计、行政监管、法律法规、技术创新、教育宣传等多层面来研究。

1光污染分类

国际上将光污染分为3 类:

1) 白亮污染：是指阳光照射强烈时, 城市里的玻璃幕墙等反射的光线, 眩眼白亮, 这称为白亮污染。

2) 人工白昼污染：指夜间的室外照明,如商场、酒店的照明等所造成的污染。

3) 彩光污染是指舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯以及闪烁的彩色光源即彩光污染。(王伟武，2008)

随着社会的发展，新型光污染层出不穷。光污染也不仅仅指对人生理心理产生不良影响的光害，也包括有害于环境和其它生物的光害现象，以及城市中杂乱的视觉环境污染。(代杨，2011)

2光污染的产生原因

光污染的社会化是现阶段的普遍问题，然而光污染的产生原因是因为点光源的大量应用。所以如何治理光污染可以从产生原因着手。

城市建设中的光污染原因

社会上为了使建筑物美观，过多使用玻璃墙，使得建筑”闪闪发亮”，但是墙壁反射的光线比阳光更加刺眼，给人的危害可想而知。据测定：白色的粉刷面反射系数为69%～80%、镜面玻璃反射系数为82%～88%，比毛面砖石外装修筑物反射系数大10 倍左右，这就大大超过人们生理上的适应范围。(黄小锦，2011)

刺眼的广告灯、河堤的夜景灯遍布城市的各个角落。夺目的广告灯、夜景灯等将夜空变成了白昼，星空的美景慢慢离人们远去。尤其是大型音乐喷泉的高射灯灯光过于强，像西安、凤县、汉中等地都设有这样的灯具。

路灯使用不当。过多的路灯使得路面灯光过强，有些路灯的位置不当造成人眼的盲区，导致车祸。

建筑工地上高亮度的大灯存在过多。建筑工地所用灯亮度太强，管理不当，影响居民休息。

人们生活的文化观念方面的原因

由于人们对光污染还不是特别了解，所以在人们的意识里并没有对光污染采取防范措施的观念。对于照明人们，人们更多的是关注灯光的美化效果。为了让居室看起来更加“富丽堂皇”，一些家庭选用颜色较亮的瓷砖装修，甚至在室内安装多个镜面、刷白粉墙等，以上这些都是产生光污染的原因。(郝欢，2011)

3光污染的危害与增长

光污染是继四大污染物之后的又一大污染源，并且这一污染源有可能成为21世纪直接影响人类身体健康的又一环境杀手。

光污染的危害

研究发现, 光污染使天文观测的“视力”下降, 误导飞机和候鸟的飞行, 影响视觉辨识, 产生眩光与过热。长时间在光污染环境下工作和生活的人视力急剧下降, 同时产生头昏、心烦、失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。光污染使数量巨大的城市昆虫和鸟类死于非命, 严重破坏了生态平衡。

光污染对人们健康的影响

刺眼眩目的灯光危害人的视觉功能、扰乱大脑神经的功能。孩子对光的刺激格外敏感，受到光的刺激时大脑会产生一系列不良反应。一些年轻父母，在孩子卧室装上长明灯，让孩子“亮睡”，这不仅不会助于孩子睡眠，而且会妨碍孩子钙质吸收，诱发近视甚至白血病等疾患。

光污染对人们生活的影响

光污染给居民生活带来麻烦。夏天玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内，增加室内温度，影响正常生活。

有些玻璃幕墙是半圆形的，反射光汇聚容易引起火灾。在德国柏林，1987年曾发生一场火灾，元凶就是对面高层玻璃幕墙产生的聚光。

光污染对生态的影响

光污染不仅危害人类健康，而且影响动植物的繁殖，造成数量巨大的城市昆虫死于非命。

大多数动物在晚上不喜欢强光照射，大多会选择黑暗时刻出来觅食，可是夜间室外照明产生的光往往打乱了动物生物钟的节律，通过破坏昆虫在夜间的正常繁殖从而破坏生态平衡。

光污染影响城市环境和气候。

城市照明中的人工白昼光污染，不仅耗电过多，而且消耗了大量的能源。全国很多地方依然实行拉闸限电的措施来控制用电，而多度的人工白昼却使得这些措施变得毫无意义。据统计，全球每年照明耗电约20 000亿度，生产这些电力产生的CO2 和SO2 等废弃物更是造成严重的污染，也加剧了城市的“热岛现象”。

光污染的增长

由于各国对光污染的状况尚没有精确测量和统计, 使得多达99%的人生活在光污染中还依然不知不觉。例如发达国家，德国光污染以每年6%的速度增长, 意大利和日本的增长率估计为10%和12%。近年来, 基于我国城市建筑和照明的大规模增长, 预计光污染增长速度不会低于发达国家,。

4光污染对驾驶安全的影响

光污染对驾驶安全性影响概述

光污染对驾驶安全性影响主要表现在昼光光污染中的白亮污染和夜光光污染中的彩光污染。白天，城市道路两侧建筑物的玻璃幕墙等如镜子般反射阳光，会在瞬间遮住司机的视野，使驾驶员感到头昏目眩，对驾驶员的视觉和心理产生强烈刺激，很容易造成意外交通事故。当夜幕降临时，城市道路两侧五彩缤纷的瀑布灯、广告灯、霓虹灯以及其它汽车灯等也会把驾驶员照得眼花缭乱，引起驾驶员错觉和视觉疲劳。

城市光污染对驾驶安全性影响评价就是建立在对道路光污染状况分析的基础上，通过安全性评价指标的建立对产生光污染的因素进行量化，运用安全性评价指标体系对道路光污染进行分析和评价，将定性的分析转化为定量的分析。根据评价结果判定道路关于光污染的安全等级，可以得出现有的管理措施是否能够满足安全行车的需要。如果不能达到要求，就需要针对在评价过程中所发现的光污染控制的薄弱环节制定相应的安全对策措施以改善状况，同时为相关部门光污染管理政策的提出和实施提供了理论支持。

城市中光污染是一个复杂的系统，由许多相互影响相互制约的因素构成。同时，由于没有法律约束，缺乏有效的管理。随着城市现代化的飞速发展，致使光污染对驾驶安全性的影响更加多样和复杂。

幕墙玻璃光污染已成为都市交通事故隐患

不少高层建筑为追求美观，外围多采用玻璃幕墙设计。但在阳光比较好的时候，玻璃反射太阳光，就造成了光污染。在济南一些路段的某些时间段，驾驶员能被强光刺得睁不开眼睛，行车安全受到影响。比如当建筑物的反射光十分强烈时，驾驶员和副驾驶座上的人都会产生了眩晕感，然后下意识地把头扭到一边，严重时，光污染会对司机造成眩光，导致短暂“失明”，几秒钟后，视觉才慢慢恢复。但这时如果汽车还在行驶，就很有可能发生交通事故。

适度的道路照明能够增加行人的安全感，放松人们的神经，提高交通安全。但是过度的或者不适当的道路照明则会带来眩光，引起眼部不适，影响行人和司机的视觉和情绪，进而损害人们的身心健康，增加交通事故发生率。

5我国光污染的立法现状

从司法实践和理论层面来看，现在人们普遍认为光污染在我国环境保护法领域尚属于立法空白点。但事实上，我国现行民事法律法规中已经具有了处理光污染案件的法律依据，只是民法中对光污染侵害的救济条款尚存在局限性，因此需进一步完善立法以及解决司法实践中具体实施的问题。

《中华人民共和国民法通则》(以下简称《民法通则》)的有关光污染规定《民法通则》第83条规定:“不动产的相邻各方，应当按照有利生产、方便生活、团结互助、公平合理的精神，正确处理截水、排水、通行、通风、采光等方面的相邻关系。给相邻各方造成妨碍或者损失的，应当停止侵害，排除妨碍，赔偿损失。”第124条规定:“违反国家保护环境、防止污染的规定，污染环境造成他人损害的，应当依法承担民事责任。”《民法通则》第83条是规范相邻关系的，虽未直接使用光污染一词，但立法应随着社会发展而完善，该条在列举了截水、排水、通行、通风、采光之后又加上的“等方面”的相邻关系。“采光”是相邻关系的一种，采光权作为一种传统的与财产所有权相关的民事权利，是指相邻各方有权获得生产、生活所必需的充足的光线，因此相邻各方应彼此给予对方方便，以实现各自的权利。光线不足虽然也能引起人们的各种不便，但它毕竟不是由于“人为向环境排入超过环境自净能力的物质或能量”，传统意义上的采光权遭破坏不能算是环境污染。因此有必要对传统民法中的采光权做扩大解释。

光污染侵害并不仅限于相邻的不动产之间，光污染可能因玻璃幕墙、抛光金属板、霓虹灯等建筑物附属物产生，也可能因车灯、探照灯、电焊等流动光线产生。前者由于建筑物为不动产，可采用相邻理论;后者因附属于动产则无法采用该理论。因而运用相邻权理论解决光污染侵害存在局限性。我国现行立法中对光污染侵害的法律适用仅有“相邻关系”的规定，针对造成光污染侵害的行为，受害人可根据邻地利用权的规定主张赔偿其损失(包括精神及人身损失)。鉴于光污染对人身心及精神的损害极大，立法中应赋予公民或法人提起光污染精神损害赔偿诉讼的权利。

6光污染的防治对策与建议

尽快制订我国防治光污染的标准和规范

在规划和建设城市建筑与照明时加入光污染防治内容;加强对建筑材料和照明产品的光污染控制和检测;建立光污染研究、评价和检测体系;学习环保发达国家建立光环境保护区(如黑天空公园)。颁布相关法律措施，减少夜景灯使用，对路灯的灯光强度进行具体规定，尽量减少盲区。厦门市也曾颁布条例“对周围环境会产生光照污染的玻璃幕墙，应采用低辐射率镀膜玻璃或非抛光金属板，不得采用镜面玻璃或抛光金属板等材料”。

宣传光污染的相关知识及其危害

在街头小巷及社区张贴海报，分期摆摊设点展示有关图片。也可以将其编入课本，将学生的知识观念加强，使其对父母产生二次影响。使其对室内灯具装饰谨慎选择，尽量减少对身体的影响。

技术改革

虽然现阶段没有规范技术可以根治光污染，但可以从以下方面规避光污染：例如尽量不用大面积的玻璃幕墙采光,减少污染源;多建绿地,实施绿化工程,改平面绿为立体绿化,大力植树种草,将反射光改为漫反射;是限定夜景照明时间,改造已有照明设施;采用新型节能照明技术;合理选择光源等(张淑琴，2008)

建立和健全监管机制

认真做好防治光污染监督与管理工作，通过相关规章制度做好照明工程的光污染审查、鉴定和验收工作,减少光污染。(邵力刚，2006)。以政府为主导建立监管体系, 从工程实施主体、工程参与客体、工程监管主体等方面构建光污染防控监管体系, 制定相应的管理和监控办法,达到减少光污染的目的。(王伟武，2008)

利用林木减少光污染

林木的作用有很多：减少地表径流风险、改善空气污染。同时，林木作为公路中的绿化带可以减少空气中的汽车尾气含量，形成阻隔避免相向而行的汽车之间的灯光干扰，减少交通事故。可以通过加大林木建设来减少光污染。(袁德华，2010)

结语

人们熟知水、气、声等环境污染，但却忽略对人体有害的光污染。目前，光污染的危害程度有逐渐加剧的趋势，所以每个人都要有自我保护意识。我们要从根源处杜绝“光污染”的发生。城市的建设应该以人为本，应该控制和扬弃干扰人类健康的建设。追求城市的现代化非一个“亮”字所能概括。正如罗马哲言云:“一座城市既然有了历史的光辉，就不必再用灯光来制造明亮。”

参考文献

[1] 邵力刚,刘蓓.城市光污染及其防治措施[J].灯与照明,2006,30(1):13-15.

[2] 王伟武,周贤宾. 城市光污染防控与减缓的综合对策体系[J].城市问题,2008(10):71-74.

[3] 代杨.城市光污染对驾驶安全性影响评价研究[J].环境保护科学,2012,38(3):87-90.

[4] 黄小锦. 光污染影响我们的生活[J].北方环境,2011,23(11):255-256.

[5] 郝欢,王红阳,夏强,任立,周妍.城市景观建筑光污染问题刍议[J].现代园艺,2011(17):13.

[6] 张淑琴,张彭.浅议光污染的危害与防护[J].内蒙古环境科学, 2008,20(1):100-102.

[7]袁德华. 树木：以低成本缓解城市污染[N].中国绿色时报,2010-7-12(3).

[8]杨建中.浅谈城市污染及其防治[J].前沿,1994(8):47-48.

城市中的光污染

摘要 文章首先针对目前广泛存在与城市环境中的光污染问题进行了分析，指出其来源以及对于环境和人类的影响，而后进一步根据分析得到的结论提出了治理光污染的若干方法和可行途径，对于城市中的光污染治理有着一定指导意义。

关键词 城市;光污染;治理;对策

科技的发展，在极力提升人们生活水平的同时，也在从多个侧面对人们的生活状态施加着各种各样的影响。尤其是在城市中，为了追求良好的照明效果以及装饰效果，各种光源以及镜面在城市中层出不穷，然而所有这些，在给人们的生活带来便捷和美感的同时，也给人们的生活以及健康带来了不利影响。光污染目前已经成为城市中重要的污染源之一，必须受到重视并加以治理。

1 光污染的来源与影响

就目前的状况看，所有违背人类生理与心理需求或有损于生理与心理健康的人工光源都属于光污染的范畴，主要包括眩光污染、射线污染、光泛滥、视单调、视屏蔽、频闪等多个方面。在现今社会中，光污染主要来源于如下几个方面：

首先是白亮污染。随着建筑科技的发展，城市美观越来越在建筑领域占据一席之地，玻璃以及陶瓷幕墙的种类层出不穷，随之而来的城市环境光污染也日趋严重。所谓白亮污染，就是城市建筑物中使用的各种具有反射特质的建筑材料对日光进行反射形成，经过反射的光线耀眼夺目，并且在城市中呈现出多角度特征，使得这种光污染充满于城市环境中。相关研究发现，长期处于此种环境之下，对于视网膜和虹膜都有着极大地损伤，视力将随之下降，并且白内障的发病率亦可增长到45%之多，同时白亮污染还能够造成人体亚健康状态，导致食欲下降、情绪低落、身体乏力等问题。除此以外，对于日光的反射还有可能造成室内温度变化，虽然处于特殊功能玻璃幕墙保护之下的建筑会呈现出一定的室内恒温特征，但是经过反射而进入室内的阳光会造成室内温度上升;而如果玻璃幕墙随着建筑物的设计呈现出一定弧度，还有可能造成太阳光的反射汇聚引发火灾;同时，玻璃幕墙对于光的反射作用，也常常会成为交通事故的罪魁祸首。

其次是人工白昼。这主要是指在夜间，人造光源将城市夜空照亮的现象。本来人造光源只会照亮地面附近景物，而照向天空的探照灯虽然在城市中相对不算密集，但因为城市大气中存在的大量粉尘和水蒸汽等悬浮微粒造成的光线漫射作用，使得整个城市夜空都被照亮，最终形成城市上空发亮的现象称作人工白昼。人工白昼对于人类并没有直接的危害，但是对于生物钟存在很大影响。不仅仅城市中生活的昆虫和鸟类的生物钟都会受到影响，就连人类的生物钟也会受到影响，总体而言对于整个生态环境都存在一定的不利影响。

最后是彩光污染。城市中无论是照明景观还是娱乐场所，都会重点考虑其观赏性而安装多种颜色的灯，这一类的灯具通常都由充满稀有气体的灯管来实现对于色泽的控制。但是此类灯发出的光线，其中不仅仅包括各种颜色的可见光，更可能包括一定成分不可见光，对于这一部分不可见光线，有可能存在对于人体有害的光成分。如果长时间收到这些彩光照射，轻则造成亚健康，出现恶心、呕吐、头晕以及失眠等症状，重则甚至有可能导致白血病、白内障、癌症以及其他中枢神经病变。

2 城市光污染治理

关于上文中提到的城市诸多光污染问题，有必要进行深入考察并且提出相应的改善方案。具体而言，可以才去的行动包括如下几个方面。

合理选择建筑材料

无论是室内还是室外建筑材料，其选用都是需要注意的关键问题。在对室外幕墙进行选用的过程中，除了需要考虑到建筑本身内部环境对于幕墙功能的需求以外，还应当注意建筑物本身所处的环境以及环境的需求。建筑处于城市环境中，其存在必然能会对城市环境造成一定的影响，对于光污染方面必须做出必要考虑。对于这一层面而言，一方面楼宇的设计人员应当对相应的环境做出必要考虑，合理选用幕墙;另一方面也应当积极发展幕墙材料，降低白亮污染。同时，对于室内建筑材料的选用，诸如瓷砖等材料，也应当适当进行考虑，避免在居室大面积使用，确保生活环境的合理营造。

注重夜间环境打造

虽然人工白昼对于人类的影响相对比较小，但是当城市中人工白昼的光污染达到一定程度时，窗帘以及百叶窗就无法做到有效遮蔽光源，从而对人体造成影响。在有光的环境下，人类无法进入深度睡眠状态，因此体内激素以及内脏工作都会受到影响，严重危害身体健康。对于这种问题，早有国际黑暗天空协会( International Dark-Sky Association)对城市问题进行关注。城市相关部门也应当积极采取措施，对城市中的人工白昼污染源进行控制，对于夜间照明光源进行登记核查，并且对探照灯严格控制。对于夜间照明以及装饰用电进行时段审核，在打造城市夜间环境的同时为节能做出适当考虑。

落实安全照明

首先需要对目前在使用的照明以及装饰用灯，尤其是彩灯进行核查，确保其安全性，并且对于可能存在健康隐患的灯具进行登记控制，在可能的情况下尽量设定相应的法律法规进行配合控制。此外，还应当积极发展替代的安全照明以及装饰灯具，确保彩光照明的安全。与此同时，应当尽量将光线状态进行量化，加强对于光强度的可控性以及依据。

3 结论

城市中的光污染问题，已经到了危害人类健康的地步，有鉴于此，必须对你其进行正视。对于光污染的治理，一方面需要政府积极出台相应政策进行纠正，另一方面还需要社会范围大力度的宣传，全民参与，才能取得良好的效果。

参考文献

[1]陈潇，何书喜.光污染对人眼视觉质量的影响[J].国际眼科杂志，2010，10(3).

[2]张丽娟.光污染的危害与防治[J].山西建筑，2004，30(12).

[3]霍海波，谭波.城市中的光污染及防护措施[J].科技信息，2009(10).

[4]王亚军.光污染及其防治.安全与环境学报，2004，4(1).

[5]梁红山.光污染对人体危害及预防.劳动医学，2001，18(4).

对光学问题的研究是牛顿(1642—1727)工作的重要部分之一，亦是他最后未完成的课题。牛顿 1665 年毕业于剑桥大学的三一学院，当时大家都认为白光是一种纯的没有其他颜色的光；而有色光是一种不知何故发生变化的光(亚里斯多德的理论)。1665—1667 年间，年轻的牛顿独自做了一系列实验来研究各种光现象。他把一块三棱镜放在阳光下，透过三棱镜，光在墙上被分解为不同颜色，后来我们将其称作光谱。在他的手里首次使三棱镜变成了光谱仪，真正揭示了颜色起源的本质。1672 年 2 月，牛顿怀着揭露大自然奥秘的兴奋和喜悦，在第一篇正式的科学论文《白光的结构》中，阐述了他的颜色起源学说，“颜色不像一般所认为的那样是从自然物体的折射或反射中所导出的光的性能，而是一种原始的、天生的性质”。“通常的白光确实是每一种不同颜色的光线的混合，光谱的伸长是由于玻璃对这些不同的光线折射本领不同”。 牛顿《光学》著作于 1704 年问世，其中第一节专门描述了关于颜色起源的棱镜分光实验和讨论，肯定了白光由七种颜色组成。他还给这七种颜色进行了命名，直到现在，全世界的人都在使用牛顿命名的颜色。关注材料科学与工程微信公众号，了解更多科学之美。牛顿指出，“光带被染成这样的彩条：紫色、蓝色、青色、绿色、黄色、橙色、红色，还有所有的中间颜色，连续变化，顺序连接”。正是这些红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光，如果你深入地看看，会发现白光是非常美丽的。 这一实验后人可以不断地重复进行，并得到与牛顿相同的实验结果。自此以后七种颜色的理论就被人们普遍接受了。通过这一实验，牛顿为光的色散理论奠定了基础，并使人们对颜色的解释摆脱了主观视觉印象，从而走上了与客观量度相联系的科学轨道。同时，这一实验开创了光谱学研究，不久，光谱分析就成为光学和物质结构研究的主要手段。

形形色色的光现象在实际生活当中，有很多有趣而奇 妙的光现象。大到吸引全球注意力的日 食、月食，小到肥皂泡上的彩色图案， 只要你留心，随时都能发现自己身边的 光现象。不过，你有没有思考过它们的 原因呢？其实，这些光现象很多都可以 用我们学过的波的知识来解释，现在就 让我们去看一看自己身边奇妙的光现象 吧物理论文——形形色色的光现象 广义范围内的光指全部电磁波。迄今为止，所知的 最长波长为107米左右，最短波长为10-15米左右。 可见光指能引起人视觉的电磁波，其波长约在 ×10-7～×10-7米，它包括从红光到紫光的各 种单色光 。 下面我们将针对可见光谈以下几个问题： 1 光的传播 2 光的反射 3 光的折射 4 光的衍射 5 光的干涉 6 光的散射 7 极光物理论文——形形色色的光现象 一、光的传播 在均匀介质中光沿直线传播。 这条性质我们是司空见惯了。也正 是光的这条性质，使人们费了很大劲才 弄清光的波动性质。究竟有什么现象是 光的直线传播造成的呢？就让我们看一 下吧。物理论文——形形色色的光现象 日食、月食是一重要的 天文现象，是光在同一种均 匀介质中沿直线传播的例 证。物理论文——形形色色的光现象 日全食、日偏食和 日环食 月球的影可以分为本影、半影和伪半 影三部分。月球绕地球的轨道和地球 绕太阳的轨道都不是正圆，所以日、 月同地球之间的距离时近时远。因 此，在日食时，观察者在本影范围看 到太阳全部被月球遮住，称为日全 食；观察者在半影内则见到太阳部分 被月球遮住，称为日偏食；观察者在 伪本影内见到太阳的中间部分被月球 遮住，周边剩下一个光环，称为日环 食。当月球绕地球运行到太阳与地球 之间几乎与太阳同起同落时，从地球 上见不到月球，这时称为朔，日食现 象发生在朔的时候。朔的周期约为 天。但不是每隔天都发生一次日 食，原因是月球绕地球运行的轨道平 面和地球绕太阳运行的轨道平面不完 全重合，两者之间有5°9’的平均夹 角。所以只有当朔时太阳离两个轨道 平面的交点在某一角度以内时才会发 生日食。物理论文——形形色色的光现象 月全食、月偏食与半影月食 月食是月球进入地球阴影，月面变暗的现象。地球在背着太阳的方向 有一条阴影，叫地影。地影分为本影和半影两部分。本影没有受到太 阳直接射来的光，半影受到一部分太阳射来的光。月球在绕地球运行 过程中进入地影后就发生月食。月球整个都进入本影发生月全食；部 分进入本影发生月偏食。月全食和月偏食叫本影月食。有时月球只进 入半影而不进入本影，发生半影月食。 当地球处在太阳与月球之间时，月球朝向地球的一面照满太阳光，从 地球上看月球，月球呈光亮的圆形，这叫望。望的周期与朔相同，月 食只能发生在望的时候。但由于地球与月球运行轨道不在同一平面， 而有一个5°9′的夹角，不是所有望的时候都发生月食。只有当月球 运行到两个轨道平面的交点附近时，月食才可能发生。物理论文——形形色色的光现象 由于地球的本影比 月球大得多，在月 全食时，月球会会 完全进入地球的本 影区内，因此，绝 不会出现月环食这 种现象。 发生月食时， 地面上的观测面积 很大，可覆盖半个 地球，只要是天气 晴朗的夜空就能看 得到。物理论文——形形色色的光现象 本影区是光线完全射不到的地方。点光源生成的影区 周围可以出现亮边，这是由于光的波动性，光遇到障 碍物后，发生衍射的结果。发光体越大，本影区越 小。如白炽灯下的人影很清楚，荧光灯下的人影十分 模糊，就是两者比较而言，白炽灯可看成是点光源， 发光面小；荧光灯的发光面就比白炽灯大得多。医院 里外科手术用的无影灯，就是在一个很大的圆形灯罩 里交错排列或呈环形排列几个到10多个灯球，每个灯 球里有一个镜面灯泡，灯炮下半部的内壁上涂有一层 铝，把光线均匀柔和地反射到整个灯球上。这样，各 个灯球都能把光线照射到手术台上，既保证有足够的 亮度，同时又不留任何影子。物理论文——形形色色的光现象 星光闪烁 夜晚，天上的星星，特别是地平线附近的星星，常以震动的形 式急速变化。时明时暗，上下跳动，左右摇晃。而且有时颜色也 有变化，这就使所谓的星光闪烁，或者说是星星“眨眼”。这是由 于大气处于经常不断地运动中，空气密度也相应地不断变化。又 因为不同光波的折射率是不同的，所以看起来，位置和颜色都不 断地变化。 来自地平线附近的星光，由于穿过的大气层厚，又由于底层大 气变化大，所以闪烁显著。地面的发光物也会有同样的闪烁现 象。 星光闪烁往往反映出大气的不稳定，是天起变化的征兆，所以 有“天上星星跳，风雨就来到”的谚语。 同样的原因，在炎热的夏季，地面上的目标物，由于强烈的增 热，空气密度变化大，大气层不稳定，折射率不断变化，远处看 起来一些树木、房屋等会产生晃动，气象学上称为闪晃。这中闪 晃也和星星闪烁一样，是天起变化的征兆，因为这是大气层不稳 定的表现。物理论文——形形色色的光现象 假设地球表面不存在大气层，那么 人们观察到的日出时刻与实际存在的大 气层的情况相比将延后 。这是由于太阳 光在不均匀的大气层中传播发生弯曲的 原因。海市蜃楼也是介质不均匀造成的 众人皆知的现象。这些现象等说到折射 时再详细说明。物理论文——形形色色的光现象 二、光的反射 我们能够看到的物体有的是光源（自己能发出光 线），有的则是因为它们能反射光。光的反射分为镜 面反射和漫反射，而以漫反射最为常见。光线经光滑 面发生的反射现象。镜反射遵循反射定律，反射光线 是有规律的。平面镜、球面镜及各种曲面的反射都是 镜反射。镜反射能生成各种像，并在适当位置和范围 内能观察到。在现实中，大量的反射都不是在光滑面 上进行的，反射面是粗糙的。在粗糙的表面进行的无 规则反射叫漫反射。漫反射的光线能到各个方向，但 就其中的每条光线而言，都遵循反射规律。一般物 体，我们之所以能从各个方向看到它，就是漫反射的 结果。漫反射在实际中有广泛的应用。物理论文——形形色色的光现象 我们常见的平面镜的反射就是镜面 反射。平行光经镜面反射仍平行。很多 时候我们都利用镜面反射，但有时镜面 反射却是我们要避免的。比如教学用的 黑板，如果太光滑就会造成很多同学看 不清字。这是因为反射光大部分光沿与 镜面反射的路径传播。这时只要把黑板 弄粗糙一些即可。物理论文——形形色色的光现象 当光射到两种媒质界面，只产生反射而不产生 折射的现象叫全反射。当光由光密媒质射向光 疏媒质时，折射角将大于入射角。当入射角增 大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在 光疏媒质中将不出现折射光线，只要入射角大 于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是 全反射。所以，产生全反射的条件是：①光必 须由光密媒质射向光疏媒质。②入射角必须大 于临界角。由于镜面反射常常造成光的能量损 失，常常用全反射透镜代替平面镜。潜望镜就 是这样做的。全反射的应用很广，如改变光的 传播方向、测量折射率和传导光束等。物理论文——形形色色的光现象 三、光的折射 光的折射满足折射定律。其内容如下：①折射线、法线、入射线在同 一平面内。②折射线、入射线在法线的两侧。③折射角的正弦与入射 角的正弦的比值是一常数。 光由光速大的媒质进入光速小的媒质，光线将向法线偏折，即光线配 法线的夹角变小。 在水底有一束光源，光束达到水面然后折射到空气中，当然，也有一 部分光线产生反射。当入射角加大时 ，更多的光线产生反射。当入 射角大于或等于临界角时，发生全反射。临界角是由两个介质的折射 率来决定的： n 是两个介质的折射率。 nair water sinθ nair / nwater crit物理论文——形形色色的光现象 在地球上观察日出时，太阳发出的光线进入大 气层经过无数次折射才映入观察者的眼帘，观察者 认为光是直线传播的，所见太阳好像在如图1-40所示 的S′处的“太阳”乃是阳光经过大气层折射后形成的 虚像。实际上这时的太阳S还在地平线以下。物理论文——形形色色的光现象 透过燃烧得很旺的炉火 上方空气看炉火另一侧竖立 木棍，发现木棍不规则地左 右晃动变得弯曲了，如图所 示，这是由于人眼所见木棍 的虚像密度分布变化的气流 飘移。物理论文——形形色色的光现象 雨后初晴的早晨或傍 晚，或者远处还落着小雨， 另一边又在出太阳，常观察 到天空出现彩虹，这是由于 光的折射产生的色散现象， 如图所示，太阳光进入水滴 后，因各色光的折射率不同 而产生色散。实际上是一部 分光线反射，一部分光线折 射进入水滴，在水滴里面发 生内部反射（全反射）然后 再从水滴折射而出，人眼可 见各色光。物理论文——形形色色的光现象 眼睛 视觉器官。眼睛和照相机相似，一部分是光学成像系统，能够保证在视网膜上形 成外界物体清晰的像；另一部分是与照相底片相似的感光层，即视网膜上的感光 细胞及其外段的光敏色素。 眼球近似于球体，内部的角膜、水样液、晶状体及玻璃体构成屈光系统，起到一 个双凸透镜的作用。眼睛比照相机机构要复杂得多。除了有一套自动调节控制机 制外还能把光携带的信息变成神经电信号并经过初步加工处理传到大脑。 眼睛有一套自动调节控制机制，即能使远处的物体成像在视网膜上，也能使近处 的物体成像在视网膜上。其原因是晶状体本身是有弹性的，可以靠周围肌肉的运 动改变它的表面的弯曲程度，从而改变其焦距。因此眼睛是一种精巧的变焦距系 统。眼睛要看清一个物体，除了像要成在视网膜上以外，还需要成在视网膜上的 像足够的明亮，这主要靠瞳孔的调节，瞳孔的大小是可以改变的，改变它就可以 控制进入眼球的光线的多少，它的作用像照相机的光圈。另外眼睛要看清楚一个 物体还要满足第三个条件，就是物体的两端对眼睛光心所张的视角要大于1分。当 物体对眼睛所张的视角小于1分的时候，在视网膜上所成的像就会落在同一个感光 细胞上，整个物体看上去就会缩成了一点无从分辨。 物体上射出的光一部分进入眼睛在视网膜上成一实像，我们就看清了物体。眼睛 不仅能看清物体，而且还能看清物体通过光学系统所成的虚像，虚像是反射光线 或折射光线的反向延长线形成的，但这些反射光线或折射光线进入眼睛后能在视 网膜上成一实像。 人们眼球的焦距只有厘米左右，所以观察的物体一般总在眼睛的两倍焦距以 外，它在视网膜上所成的像是缩小倒立的实像，由于长时间的感受已养成习惯， 脑神经能清楚地识别各种物体，不至有上下倒置、左右易位的感觉。物理论文——形形色色的光现象 近视眼 一种远点为有限距离的非正常眼，这种眼睛的折光本 领比正常的眼睛大些，或者角膜到视网膜的距离比正 常的眼睛长些。晶状体在曲率最小的时候，也不能把 平行光束会聚在视网膜上（而是聚在视网膜前），这 种眼睛远点不是无限远，只适于看较近的物体，近点 也比10厘米小，要使这种眼睛能够看清楚无限远的物 体，必须把物体在视网膜前所成的像，移到视网膜 上。矫正近视眼的方法是配带一副用凹透镜做的眼 镜，利用这种透镜对于光束的发散作用可以使得物体 所成的像远一点，刚好成在视网膜上。青少年多患近 视眼，因此应该注意眼睛的保健