大气中的两种重要光现象的成因
大气光现象与天气谚语
大气光现象与天气谚语1. 大气光现象大气光现象是指发生在地球大气层中的各种光学现象，通常由太阳、月亮、大气的湍流等因素引起。
下面就介绍几种常见的大气光现象。
1.1 彩虹彩虹是由太阳光线穿过雨滴后，经折射、反射、一定的干涉作用和色散作用而形成的一个半圆形光束。
彩虹多出现在下雨后，它们通常由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成。
在交界处，颜色将出现过渡或互补。
虹的名字字面上的含义是多彩，说明了虹的特性。
1.2 日晕和月晕日晕和月晕是由于大气中的气溶胶折射了太阳或月亮的光线而产生的光晕现象。
当太阳或月亮光线穿过大气时，光线会发生散射和折射现象，在空气中的微粒子中，气溶胶会反射和折射光线，从而形成一个圆周形的颜色带。
1.3 日暈和月暈日暈和月暈通常是在太阳和月亮的近侧出现的 , 它们的出现是因为大气层中散射光线的现象。
太阳或月亮的光线在进入地球大气层后，受到了大气层中气体分子的散射。
气体分子对于波长较短的蓝光具有更强的散射作用，而对于波长较长的红光则散射较弱，所以通常在日暈和月暈中，红色较为突出。
1.4 极光极光又叫极光光环，是由太阳风与大气层中的气体相互作用而产生的一种光学现象。
由于太阳高能粒子的垂直入侵，激发出了高层大气中的气体，例如氧、氮、氖、氦等的原子或者离子，这些原子或离子在吸收粒子能量后会损失电子，当电子重新结合时，会光发射出不同颜色的光线，形成了美丽而神秘的极光。
2. 天气谚语天气谚语是以经验为基础，用简单的语言形式总结出来的言简意赅的知识型文化。
其中所传递的信息包括但不限于一天的天气变化、各个季节的雨量、温度、风力等等。
下面介绍一些关于天气的谚语。
2.1 东风不利，雨水到来东风不利，往往暗示着雨季来临。
根据气象学的解释，在中国，东南方和东方大部分地区是暖湿风的气团的形成地，而这些气团带来的就是随之而来的雨季，所以在这些地区，东风常常意味着雨水即将到来。
2.2 桃花开早，水库涨早桃花开早，水库涨早这是一个季节性的话。
光的折射
太阳的实 际位置
大气中的光现象——海市蜃楼 海市蜃楼 大气中的光现象
为什么会发生“ 为什么会发生“海市 蜃楼” 蜃楼”和“沙漠中的 蜃景” 蜃景”
*共同点 1、产生的条件相同，发光的物体都处在温 产生的条件相同， 度较低处即空气密度较大的地方。 度较低处即空气密度较大的地方。 2、当光由光密射向光疏的地方时，由于入射 当光由光密射向光疏的地方时， 角小于折射角，使光线不断发生偏折， 角小于折射角，使光线不断发生偏折，最后 当入射角大于临界角时，就发生了全反射。 当入射角大于临界角时，就发生了全反射。 *区别 人们眼中看到的虚像有区别。 人们眼中看到的虚像有区别。海面上的实物在 人眼中看到的是正立的虚像，在沙漠中的实物， 人眼中看到的是正立的虚像，在沙漠中的实物， 在人眼中看到的是倒立的虚像。 在人眼中看到的是倒立的虚像。
a b
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A
ห้องสมุดไป่ตู้
B
C
D
在在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都 在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物， 在水中的鱼看来 出现在顶角越为97.6 的倒立的圆锥里,为什么?( ?(已 出现在顶角越为97.60 的倒立的圆锥里,为什么?(已 知水的折射率为1.33) 知水的折射率为1.33)
导与练P250页15题 页 题 导与练
全反射棱镜
A A
C
B
C
B
结论： 结论：我们把这种能够对光实行全反射的棱镜叫做全 反射棱镜。 反射棱镜。其作用控制光的传播方向 。
在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“尾 在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“ 其实它不是灯。 灯”。其实它不是灯。它是用一种透明的塑料 制成的，其截面如图所示。夜间， 制成的，其截面如图所示。夜间，从自行车后 方来的汽车灯光照在尾灯上， 方来的汽车灯光照在尾灯上，尾灯就变得十分 明亮，以便引起汽车司机的注意。从原理上讲， 明亮，以便引起汽车司机的注意。从原理上讲， 它的功能是利用了 A 光的折射 B 光的全反射 C 光的干涉 D 光的衍射
大气光学现象的物理学
大气光学现象的物理学大气光学是研究大气中光的传播和相互作用的学科，它涉及到大气中的各种光学现象。
大气光学现象是由于大气中的气体、颗粒物质和湍流等因素对光的传播产生的影响而引起的。
本文将介绍一些常见的大气光学现象，并解释其物理原理。
大气折射大气折射是指当光线从一种介质（如空气）进入另一种介质（如水或玻璃）时，由于介质密度的变化而发生的偏折现象。
在大气中，由于大气密度随高度变化，光线在传播过程中会发生折射。
这种折射现象会导致太阳、月亮和星星等天体在视觉上出现位置偏移的情况。
大气散射大气散射是指当光线与大气中的颗粒物质（如尘埃、水滴等）相互作用时，发生方向改变并向各个方向散射的现象。
这种散射现象会导致天空呈现出蓝色或红色的颜色。
当太阳光穿过大气层时，由于散射现象，蓝色光波长较短的光线被散射得更强，所以我们看到的天空是蓝色的。
大气吸收大气吸收是指大气中的分子对特定波长的光吸收的现象。
不同波长的光在大气中的传播受到不同程度的吸收。
例如，紫外线和红外线在大气中被吸收得更强，而可见光则相对较少被吸收。
这就是为什么我们只能看到可见光的原因。
大气湍流大气湍流是指大气中存在的不规则运动现象。
湍流会导致光线传播过程中发生折射和散射，从而产生一些视觉上的变化。
例如，当我们看远处的物体时，由于湍流现象，物体可能会出现抖动或模糊的情况。
大气干扰大气干扰是指大气中存在的一些随机因素对光传播和接收产生的影响。
这些干扰因素包括大气湍流、大气折射、大气散射等。
这些干扰会导致天文观测、激光通信等应用受到影响，降低了系统的性能。
大气光学研究的意义大气光学研究对于理解和预测大气中光的传播和相互作用具有重要意义。
它不仅可以帮助我们解释一些自然现象，如日出日落、彩虹等，还可以应用于天文观测、激光通信、遥感等领域。
通过研究大气光学现象，我们可以改进相关技术和设备，提高其性能和可靠性。
结论大气光学现象是由大气中的各种因素对光的传播产生的影响而引起的。
大气光学现象
大气光学现象大气光学现象1.晴空日偏振：太阳光通过晴空中充满气体、悬浮颗粒物和液滴等大气组分时，大气上的电磁场会使太阳光电磁场向一定方向偏振，在此基础之上，随着太阳的高度变化，偏振程度也会发生变化，,早晚高度较低时，太阳光偏振度较大，而正午时高度较高，太阳光偏振度基本为零。
2.夕阳西斜：当太阳高度及其橙红光谱差较小时，因地球自转让太阳看上去慢慢逆时针移动，所以昼夜的景象在球面的北半球呈现一个定位的现象，即中午太阳正好当头，傍晚时太阳西斜。
而当太阳高度及其橙红光谱差较大时，太阳的看似移动却并非真的移动，只不过是大气的折射使其视角有了变化，让人看到的是太阳显得移动，那就是傍晚太阳出现在离正西方向更远的地方，画出两条不同的夕阳照常线。
3.霞光：霞光是人们熟知的自然现象，它是一种天空上的微弱持久性光现象，主要由阳光反射和地表的受热而产生。
在大气中，首先是太阳光穿透过内层的云层，由于云层只吸收红外线而允许一部分蓝光穿过，而其次云层内部和云层外部则会被粒子散射，其结果就是将对望者发现大气上出现弥漫的霞光景象。
4.青色光：当太阳光在大气中穿行时，不仅会经历散射，还会发生折射现象，而太阳光在较高空层中部分红光被吸收，那么这种空层既吸收红光又折射蓝光，最终输出的太阳光就是一种淡蓝色的青色光。
如果观察者的位置正好处于低空层，而上层有强烈的青色光则可以看到高空现象，就是青色光，是由大气粒子、气体交互反应而产生的一种彩色大气现象。
5.落日：落日是大气光学现象中最具代表性的一种，是当太阳低于地平线之后，出现的一种橙色的大气光谱现象，太阳落下的最后几分钟光线被空气和气溶胶反射扩散，光线伤变得蓝色和白色混合，到最后，红色的太阳光因为大气的紫外线的折射以及散射而可以挤到视界，从而形成一个巨大的橙色太阳，在这期间，太阳圆形和上下的光线会随着时间的改变而周边变暗随着落日势要消失。
常见的光现象形成原因
常见的光现象形成原因光现象是指一系列在大气中产生的现象，包括彩虹、日晕、日照、日偏晕、日暈、日戈尔、反射、折射、散射等等。
这些光现象的形成原因可以通过探究光的传播路径、反射、折射、散射等光学基本原理来解释。
首先，我们来看看彩虹的形成原因。
彩虹是由雨水在阳光的照射下产生的大气光学现象。
当阳光经过大气中的水滴，会发生折射和反射。
而这些折射和反射发生在水滴的内表面上，使得入射光被分散成不同颜色的光谱。
这些光谱经过再次折射和反射后，最终形成了我们看到的彩虹。
接下来，我们来谈谈日晕和日偏晕的形成原因。
日晕和日偏晕是由于太阳光通过大气中的云层或气溶胶等微粒时发生了散射和折射引起的。
大气中的微粒会散射和吸收太阳光的部分能量，使得太阳光分散成各个方向上的光线。
这些分散的光线经过折射和反射，最终在天空中形成一个圆环状的亮圈或偏移的亮区。
反射是另一个常见的光现象。
反射是指光线遇到物体表面时，部分光线会从该物体表面弹回来。
物体的表面特性会决定光线反射的方式。
对于光滑的表面，光线会被整体反射，形成镜面反射。
对于粗糙的表面，光线会碰撞到物体表面的各个不规则缺陷上，形成漫反射。
同样，折射也是光现象中常见的一种。
折射是指光线从一个介质进入到另一个介质时，由于介质的折射率不同而改变传播方向。
当光线由一种介质进入到另一种折射率较高的介质时，光线会向法线垂直方向弯曲；而当光线由一种折射率较高的介质进入到折射率较低的介质时，光线会离开法线方向弯曲。
此外，光的散射也是会导致一些光现象的原因之一。
散射是指当光线遇到较小的粒子或不均匀的介质时，会发生多次碰撞、偏转和散射的过程。
大气中的气溶胶、尘埃粒子等都会造成光的散射。
这些散射事件会改变光线传播的方向和光的强度，从而产生各种不同的光现象。
光现象形成的原因还有很多，包括衍射、干涉等。
衍射是指光线经过旁边物体的边缘时发生的弯曲和扩散。
干涉则是指两束或多束相干光相遇时所产生的明暗交替的现象。
这些光学原理的综合作用，使得我们可以观察到各种各样的光现象。
大气中的光的传播与扩散
大气中的光的传播与扩散在空气中，光可以自由传播。
但是，当光线遇到颗粒物或气体分子时，它就会发生散射，改变原本的方向。
这种现象就叫做大气散射，是大气中光线传播和扩散的重要原因之一。
太阳光是由不同波长的光线组成的，其中包括可见光、紫外线和红外线等。
当这些光线穿过大气时，它们的运动轨迹会受到大气的干扰，发生折射、反射和散射等现象。
因此，我们在日常生活中所看到的太阳光，并不是原本的“样子”。
大气散射的机制有两种。
一种是雷利散射，这是由于空气分子的大小与光的波长相当，在光的入射处会发生弱散射。
因此，在天空中看到的颜色大部分是由于空气分子造成的散射光。
当太阳光穿过大气层时，其短波长成分会受到大气的散射，只有红光可以穿透更深的大气层，因此在日落时会产生赤红色的景色。
另一种散射是非弹性散射，这是由于大气颗粒物的存在而产生的。
这种散射会使原来直线传播的光线改变方向，并形成漫反射光。
这就是为什么当有光照射时，我们可以看到细小颗粒物，例如灰尘和烟雾等。
在气象、环境保护、大气污染监测等领域，大气散射的研究具有重要意义。
例如，在空气污染监测中，大气散射可以控制和量测光的传播，从而精准地测定空气中的污染物质。
此外，大气散射的机制也为天文学提供了一个非常重要的工具，可以通过观测太阳光的散射情况，研究大气的成分和结构。
在我们的日常生活中，大气散射也能带来美丽的景象。
例如，在日出和日落时，我们能看到一片片绚烂多彩的云彩，这是由于大气散射的作用，把太阳光反射、折射、散射形成五彩斑斓的云彩。
另一个例子是，当太阳落山，太阳的光辉会把大气散射成一个亮点，在天空中形成一个美丽的暮光珠。
总之，大气中光的传播和扩散是一个复杂的过程，涉及到多个自然现象和物理规律。
通过对大气散射的了解和研究，我们能够更好地理解和控制光的传播，同时也能欣赏到大自然带给我们的美丽景象。
大气光的效应
大气光的效应
大气光的效应分为丁达尔效应和光柱现象。
1. 丁达尔效应：大气中存在微小颗粒，这些颗粒可以近似看作是一种气溶胶。
当光透过云隙或树叶的间隙在空气中传播时，会在空气中散射形成光路，这就是丁达尔效应。
这种现象通常在空中云量较多且存在云隙的条件下出现。
此外，当空气或水不纯净时，人们也能看到光的传播路径。
这是因为光在纯净的空气或水中传播时，其传播路径从侧面是看不见的，但一旦介质变得不纯净，例如存在大量气溶胶胶体（如云、雾、烟尘中的胶体），光线就会变得可视化，容易形成丁达尔效应。
2. 光柱现象：这是一种罕见而有趣的大气光学现象。
在非常寒冷的夜晚，当冰从高层落下形成平板状的冰晶时，这些冰晶会反射光并几乎完全是垂直的，从而产生光柱效应。
这种奇景多发生在寒冷地区的冬夜，其形成依赖于空气中大量冰晶（如雪花）的反射。
冰晶呈六边形，灯光通过这些冰晶如镜面般反射到空中，人眼看到的就是一个个被向上反射的光柱虚像。
此外，还有一种被称为“暖夜灯柱”的现象，它是由大气中的冰晶反射灯光后形成的。
大气中光的散射与颜色成因
大气中光的散射与颜色成因光的散射是指光线碰到物体后，被物体表面的颗粒或分子散射开来，沿各个方向传播的现象。
大气中的光也会发生散射现象，这种散射对我们日常生活中的天空和大气环境产生了重要的影响。
大气中光的散射主要与空气中的颗粒和分子有关。
在干净的空气中，大气颗粒较少，光线的散射现象相对较弱，天空呈现出深蓝色。
而在浑浊的空气中，如有大量的灰尘、烟雾等细小颗粒，光线的散射会变得更加明显，天空呈现出暗灰色或灰蓝色。
当阳光经过大气层进入我们的视线时，会发生散射现象。
根据散射光线的波长不同，我们可以观察到不同颜色的光。
在散射光中，波长较长的红光会被相对较少散射，所以天空中偏向红色；而波长较短的蓝光则会被更多地散射，使天空呈现出蓝色。
这就是为什么晴朗的天空呈现出深蓝色的原因。
除了散射现象，在日出和日落时，我们还可以观察到日光经过大气层的折射现象。
当太阳位于地平线附近时，太阳光照射到大气层会发生折射，使得太阳光的路径变长。
在这个过程中，较短波长的蓝光被分散得更多，所以我们能够观察到美丽的红色和橙色光芒。
这就是为什么日出和日落时天空呈现出绚丽的红色和橙色的原因。
除了散射和折射，天空中的云也能对光的颜色产生影响。
云是由小水滴或冰晶组成的，当阳光照射到云层上时，光线会在水滴或冰晶表面发生折射、散射和反射。
不同类型的云会散射和吸收不同波长的光，反过来影响我们所看到的云的颜色。
例如，白云反射所有波长的光，所以我们感受到的是白色。
而暴雨或雷暴云中的大量水滴会散射和吸收较多的光，使云呈现出灰色或黑色。
除了天空和云等自然现象，大气中的光的散射还会影响到其他物体的颜色。
当阳光照射到建筑物、树木、水面等物体上时，光线在物体表面发生散射和反射，影响我们所感受到的颜色。
例如，一片湖泊在阳光的照射下呈现出湛蓝色或翠绿色，这是由于光线在湖水中的散射和反射产生的。
总结起来，大气中光的散射是由于光线与大气层中颗粒和分子的相互作用。
散射使得天空呈现出不同的颜色，而折射、散射和反射则影响了我们所看到的物体的颜色。
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大气中的两种重要光现象的成因
一、“蜃景”的成因
“蜃景”是大气中的一种奇特的光现象，夏天在平静无风的海面上、在沙漠里、在炎热的柏油马路上等地方有时即能看到美丽迷人的“蜃景”；下面我们就来分析它的形成原因。
1．光在不均匀介质中的传播：在折射率连续减小的不均匀介质中光的传播不是沿直线而是沿曲线进行的，当光从介质的折射率较大的部分向折射率较小的部分传播且发生全反射时，光的传播将不以折线的形式而以图1的曲线进行。
2．“上现蜃楼”（即海市蜃楼）的形成原因：夏天的傍晚在平静无风的海面上，向远方望去有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中，这就是“上现蜃楼”；因为夏天天气炎热，被暴晒了一天的空气温度很高而海水的温度变化相对较小，那么从海面向上的一定高度内，海面附近的空气温度较低密度较大，而越向上气温越高空气密度较小即较稀薄，故空气的折射率就形成下层大而上层小的连续变化；远处的山峰、船舶、楼台等发出的光线从（折射率较大）密度大的空气连续不断地传播到密度小的上层空气，由于不断被折射而使光线越来越偏离法线，故进入到上层空气的光线的入射角不断增大，以至发生全反射而形成沿图2示曲线传播的光路；当反射光线进入人的眼睛时，人们逆着光线看去就感觉到远方的山峰、船舶、楼台、树木等景物悬在空中，这就是“上现蜃楼”。
如人们比较熟悉的山东省烟台市蓬莱县的“蓬莱仙岛”很大程度上是看到海峡对岸大连市的局部影像。
3．“下现蜃楼”（即沙漠蜃景）的形成原因：夏日的正午烈日当头，沙漠表面被晒得非常热使其温度很快上升，由于沙漠地表处温度很高故下层空气密度小而上层空气密度逐渐增大，那么从沙漠地面向上空气的折射率则从小到大连续变化，故从远处物体或蓝色天空斜射向地面的光线，进入折射率逐渐减小的热空气层被折射后，其折射角大于入射角且折射角与入射角均逐渐增大，使传播方向总要向上偏一些，而且入射光线可能在沙漠地面附近发生全反射；由于人眼不能看到光线的曲折而是按直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到物体的，所以人看到这些光线好像是由他的前方射来的，于是人们就看到前方远处物体的倒影或者感觉到前方的沙漠中出现了一片蔚蓝发光的湖面（由于被太阳晒热的沙漠表面的空气不断地向
上流动、晃动，也由于空气在折射率的变化，故他还会感觉到这蔚蓝的湖面晃动不止而真像波浪起伏那样）；但由于上面所形成的是远处物体或蓝色天空的倒立虚像，在沙漠中实际是没有的；故人们看到前方的物体或水源但向前奔去却总是可望而不可即。
如图3示这就是“下现蜃楼”形成光路。
这种情况在城市里也可看到，夏天烈日照耀在柏油路面上，坐在车内的人会发现前方被晒热的路面显得格外明亮光滑，似有一潭清水或被水淋过一样，但实际上路面是非常干燥的。
二、虹、霓的形成
雨后初霁我们常常会看见天上出现美丽的七色彩虹，那么它是怎样形成的呢？因为夏天雨后天空中漂浮着很多的水汽和小水滴，当太阳光以一定角度穿过云层中及空气中的小水滴时，将产生比较复杂的反射与折射而造成的一种色散现象。
1．虹的形成：夏日傍晚雨后的天空中常常悬浮有大量的微小水珠，在傍晚差不多水平射向东方的太阳光射到这些微小的水珠内经过一次反射后，再从水珠内折射出来并斜向下方射到人们的眼睛里，光路如图4中示（一束平行的太阳光沿图中方向射入空中的一小水滴时，由于折射而进入到水滴中且同时发生色
散，然后经过一次全反射再从水滴射出，由于红光在水珠中的折射率最小使其出射光线与入射光线成，而紫光在水珠中的折射率最大使其出射光线与入射光线成，即得到图中单色光的分布情况）；人眼按
直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到偏折较小的红光出现在“虹”的最外侧，而折射率最大的紫光出现在“虹”的内侧；而且太阳光经过水滴后主要发生一次全反射，故人们将“虹”又称为主虹。
2．霓的形成：图5示当一束太阳光射入一小水滴发生折射（色散）而在水滴内发生两次全反射时，其在水珠中的传播如图示，折射率小的红光的出射光线方向与入射方向成，折射率大的紫光的出射方向与入射方向成，人眼根据视觉的直线特性而将观察到射出水滴后的光线在空中形成外侧成紫
色而内侧成红色的彩色分布。
由于太阳光经过水滴后发生两次全反射的情况较发生一次全反射的光束少很多，因而“霓”的亮度比“虹”的亮度暗得多，故又将其称作副虹，而且副虹位于主虹之上，副虹下面才是主虹。
主虹中颜色的分布为外红内紫，副虹的颜色分布为外紫内红；人们通常观察到天空中的彩虹主要是主虹而副虹因为太暗一般不容易被人们观察到。
太阳光在水珠内经过三次、四次反射也可以形成彩带而被称为第三虹、第四虹等，但它们的色彩更暗淡，故一般很难看得到。