为什么在炎炎夏日下,在平直的公路上行驶,会看到前方路面好像积水一样,似乎能看到前方车成对称镜像?

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12个答案
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LePtC物理学博士生

2014-06-01 13:01

这个现象叫下现蜃景(inferior mirage ),接近地面的空气温度高,密度小,因此折射率就小,在折射率连续变化的介质中,光线的路径是弯曲的


(之所以把这个问题挖出来就是因为我在这本书上看到了推导...)

光线到达人眼后,我们仍会按光沿直线传播来解释它,因此会在原像的下方看到反射的像


(上图来自维基百科-海市蜃楼



光线方程的推导和求解,最近挺忙的,直接笔记截图吧

画不同 z 处的光线


大概就是这个意思,光路图没问题,求解光线方程可以得到平滑的路线

有些人真让人捉急啊,非要我画成这样你们才看得懂么,不同 z 的光线之间有扭转,就是这么简单

书上还注明了仅仅是很靠近路面的一段高度 k 才为常数,观察的高度、距离都会对光线的角度进行限制,所以实际情况比上面的模型还要复杂得多,以上仅为示意性的解释,想深入研究这个问题的可以去搜含“海市蜃楼”、“光线方程”的论文 ...


这是教材提供的图片,来源:Physics around us

这个问答里也有网友拍的照片:高速公路上的海市蜃楼(一滩水)为什么会有车的倒影(如图)

这个现象也是下现蜃景:这张日偏食照片中,为什么太阳和海之间会出现这种粘连效果?


嗯,全反射也可以定性解释~

冷空气是光密介质,靠近地面的热空气是光疏介质,因此在角度足够大的方向可以看到类似全反射的现象,而这个全反射是由光线在折射率线性变化的介质中的一系列折射产生的。

同学们不要纠结语文问题了 ...

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zzzhu这家伙很懒很懒

2013-08-14 20:58
支持者: 冰火梦幻 bay618

因为地面附近空气温度很高而形成的光的折射现象。

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@晨光01

开始我也在想,为什么同样都是经过若干次折射,一次全反射,然后再若干次折射,上蜃景和下蜃景一个是正像一个是倒像,实在是想不明白对不对。后来我找到了这两个很通俗易懂的图哈:


重要的是下面这个图

(下面这个图实在是不太清晰,但是这已经是我找到的最能说明问题的一张图了。图中的横线是空气不同密度区的分割线,实物树的顶端是A,但是人观察到的虚像树的顶部A在下方,被果壳水印挡住了~)


看了这个图大家肯定都明白了吧。决定成的像是正的还是倒的,并不是取决于全反射(唉我之前搞错了sorry),而是取决于物体的顶端(底端)最后进入人眼的那一小段光线的反向延长线的交点。上蜃景中,物体的顶端发出的光线,最终反向延长线的交点依旧在底端反向延长线的交点的上方,所以像是正的。同理,下蜃景的像是倒过来的......至于为什么是这样,这个就真由不得你空想了,光路图能说明一切!!


可以自己假设若干个折射率,然后按照严格的作图画出光路图,一定要确保物体的顶端光线和底端光线的光路最终抵达人眼,然后再按照切线的方向反向延伸......一切都清晰明了了。


引用知网的一篇文章,如下:




总结了一下这篇文章的意思,就是:经过全反射后,光线的上下位置如果没变,就会成正立的像,反之则成倒像。这样说相当精辟了~

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跟海市蜃楼的原理是一样的,初二的物理课本上有说过

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支持者: Ex..

有人认为,在炎炎夏日,平直的公路上看到前方路面好像积水一样,似乎能看到前方车成对称镜像的这一现象是一种折射现象。他的理由是:接近地面的空气温度高,密度小,折射率就小,在折射率连续变化的介质中,光线的路径是弯曲的。弯曲的光线就是光的折射,而倒影则是折射后的光线被人眼接收所导致的结果。他给出的图斯这样的:

我想说的是,这张图所表示的光路其实存在一个重大的错误。
图中的I线表示折射,V线表示反射。如果是反射,那么人眼看到的应该是倒影,如图中所示的倒影车辆。但如果是折射,人眼看到第二影像将不会是反像倒影,而应该是正像。
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什么叫反射?
入射光和出射光在界面的同一侧,这样的现象叫光的反射现象,简称反射。

反射现象的特点是影像与实物成镜面对称。

什么是折射?
入射光与出射光分别在界面的不同侧,这样的现象称作光的折射。简称折射。

折射的特点是眼睛看到的影像(指一次成像的虚像)与实物的方向是相同的

*****************************************
收集了各种图供参考:

我们先看看平面镜的光路图





可见,错误图中的V线是符合平面镜的光学特征的,是反射现象。
那么,高速公路路面的现象是不是折射现象呢?我们再看看折射的光路图:


从折射的原理来看,光线在介质中发生一次折射的这一现象是不可能形成反像影像的,它还是与原物体相同,是正像印象。
光线在空气中的折射就类似于光线从水中折射出来一样,他是不会改变影像的方向的,是属于折射。
而,我们看得的实际影像却不是正像,而是倒像。见下图:

因此,最初提到的那一张光路图是错误的。

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