太阳光是平行光吗_科普文系列活动 || 奇妙的光现象

我们从出生一睁开眼就会接触到光,光现象是人们接触到的非常普遍的物理现象,也是人类最早研究的物理现象之一。我国早在两千三百多年前的《墨经》中，就记叙了世界上最早的光学实验，对光的直线传播、光的反射、平面镜和球面镜成像，作了较为明确的阐述。

在我们现在的生活中，神奇的大自然就像一位魔术师，用多彩的光变着一个个光学魔术，为我们展现缤纷的世界。

很多美丽的现象实际都是光作用的结果，比如彩虹、海市蜃楼。但你知道吗？其实孔雀开屏也是用的光学原理。

孔雀羽毛的色彩斑斓

孔雀开屏时，鲜艳的羽毛不禁让人感叹这个物种的美丽与高贵。如果你认为孔雀羽毛上的色彩和一般纺织品、印刷品上的色彩是一样的，那你就大错特错了。

我们平时看到的不同物体呈现不同的颜色，其原理大多都是“颜料生色”。靠介质表面的反射被动发光，所呈现的颜色是光源的色环中某些相应的颜色被颜料吸收后所剩余部分形成的，即减色法原理。

孔雀羽毛呈现缤纷的色彩则源于“结构生色”，孔雀羽毛的羽小枝内排列着一层层蛋白纤维。这种极细的蛋白纤维直径大小为150~160纳米，这些纤维按照一定的周期性规律排列。

正是这种纳米级的微观物理结构，当受到光束照射时会对光波形成良好的干涉和叠加，在不同的方向上反射出不同的颜色的光，不同的结构也会使得反射光的颜色不一，这就使得本来无色的羽毛在光照下呈现出斑斓多姿的色彩。

彩虹是怎样形成的

彩虹是人们常见的一种自然界的光学现象。古时人们赋予彩虹许多神奇的传说，而现实中的彩虹其实是由于阳光照射在半空中的球形雨滴发生折射、反射、折射，折射时产生色散而形成的。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射，当中以40至42度的反射最为强烈，从而造成我们所见到的彩虹。

平行太阳光(或强白光)照射到空中接近圆形小水滴后，先折射1次，然后在水滴背面反射，最后离开水滴时再折射1次。由于2次折射时的色散作用，把太阳光(或白光)分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的光。它们以近似平行光入射至眼睛中，观察者才可能看到拱形的七色彩虹。

在折射时，红光波长最长，偏折最小。光在水滴内被反射1次，使得观察者看见红光在彩虹光谱的最上方，其他颜色在下。

彩虹并不是在任何方向都能看到，当观察者背对阳光(或强光源)，沿着偏离入射线42°方向向空中看去，才可能见到彩虹。彩虹的形状应该是圆的，因为我们用眼睛观察彩虹，即相当于用会聚透镜接收经水滴2次折射1次反射的不同颜色、不同方向的平行光。同一颜色的平行光应会聚在透镜焦平面上同一圆圈上，红色在最外圈，其他颜色在内圈。人们见到的彩虹之所以是拱形是因为下边被地势挡住所致。

倘若在飞机上看见彩虹，会是完整的圆形。很多时候会见到2条彩虹同时出现，较暗的我们称其为副虹(又称霓)。它是因为阳光经水滴折射—2次反射—折射而形成的。最强烈出射光线的方向出现在偏离入射线50°至53°方向，所以副虹位置位于主虹之外。因为有2次反射，副虹的颜色次序跟主虹正好反转，即外侧为紫色，内侧为红色。副虹其实一定跟主虹同时存在，只是因为它的光线强度较弱,所以有时不被肉眼觉察而已。

海市蜃楼

海市蜃楼又称蜃景，是一种因为光的折射和全反射而形成的自然现象，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。其本质是一种光学现象，海市蜃楼的出现与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系，其特点是同一地点重复出现和出现的时间一致。

3D眼镜

3D眼镜的立体感产生的主要原因，是左右眼看到的画面不同，左右眼位置不同所以画面会有一些差异。拍摄立体图像时就是用2个镜头一左一右，然后左边镜头的影像经过一个横偏振片过滤，得到横偏振光。右边镜头的影像经过一个纵偏振片过滤，得到纵偏振光。立体眼镜的左眼和右眼分别装上横偏振片和纵偏振片，横偏振光只能通过横偏振片，纵偏振光只能通过纵偏振片。这样就保证了左边相机拍摄的东西只能进入左眼，右边相机拍摄到的东西只能进入右眼，于是眼中就呈现了立体的图像。

在一般人的心目中，太阳光可能是世界上光度最强的光，但是到了20世纪中叶，科学家们发现了一种比太阳表面亮度高出100亿倍的光——激光。

激光由于其强方向性，颜色纯，能量大等特点，为当代社会的生产生活带来了很多便利，为人类造福，激光的伟大前业也等待着我们去发现和探索。

文字/刘洋 黎泽军 李子运

责任编辑/夏童

审核/蒋竹君 顾宗函