光的色散--美丽的光现象.doc

光的色散美丽的光现象 国嘉新视界工程部张琳综 述： 在光的实验中，让一束白光射到玻璃棱镜上，光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色，靠近底边的一端是紫色，中间依次是橙黄绿蓝靛，这样的光带叫光谱。光的色散就是复色光分解为单色光而形成光谱的现象。光谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光。由单色光混合而成的光叫复色光。自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光。 晴朗的天空是蔚蓝色的，天空越是晴朗，天空颜色越加澄澈。为什么晴朗的天空是蓝色的呢？并不是因为大气本身的颜色是蓝色的，也不是因为大气中含有某种蓝色的物质，而是因为太阳光线射入大气层之后，遇到大气分子和浮悬在大气中的微粒发生散射的结果。 大气分子和悬浮的微粒本身是不发光的，但是由于它们能把太阳光向四面八方散射出去，所以它们就成了散射光的光源。太阳辐射的可见光部分本来是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色组成的白色光，不同颜色的光波长不同。波长较短的紫、蓝、青色光波最容易被散射，而波长较长的红、橙、黄色光的投射能力较强，它们能透过大气分子和微粒，保持原来的方向前进，很少被空气分子散射。对下层空气分子散射来讲，主要是蓝色光线被散射出来。所以天空是蔚蓝色。天空蓝色只是在低空才看得见，随着高度的增加，由于空气越来越稀薄，大气分子数量急剧减少，分子散射出来的光辉逐渐减弱，天空亮度越来越暗，由蓝而青（8公里以上），由青而暗青（11公里以上），再逐渐变成暗紫色（13公里以上）。到20公里以上的高空，散射作用几乎完全看不出来，天空就变成暗黑色的了。色散的美丽表现极光在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉。有时它像一条彩带，有时它像一团火焰，有时它又像一张五光十色的巨大银幕。它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的、蓝的、绿的、紫的光芒。静寂的极地由于它的出现骤然显得富有生气。这种壮丽动人的景象就叫做极光。人们知道极光至少己有2000年了，因此极光一直是许多神话的主题。在中世纪早期，不少人相信，极光是骑马奔驰越过天空的勇士。在北极地区，因纽特人认为，极光是神灵为最近死去的人照亮归天之路而创造出来的。随着科技的进步，极光的奥秘也越来越为我们所知，原来，这美丽的景色是太阳与大气层合作表演出来的作品。 产生极光的原因是来自大气外的高能粒子（电子和质子）撞击高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知，作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时，被地球磁场俘获，并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩。在太阳活动盛期，极光有时会延伸到中纬度地带，例如，在美国，南到北纬40度处还曾见过北极光。极光有发光的帷幕状、弧状、带状和射线状等多种形状。发光均匀的弧状极光是最稳定的外形，有时能存留几个小时而看不出明显变化。然而，大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化。弧状的和折叠状的极光的下边缘轮廓通常都比上端更明显。极光最后都朝地极方向退去，辉光射线逐渐消失在弥漫的白光天区。造成极光动态变化的机制尚示完全明了。 在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为太阳风。这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极，从而导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区同样可看到这一现象，一般称之为北极光。大多数极光出现在地球上空90-130千米处。但有些极光要高得多。1959年，一次北极光所测得的高度是160千米，宽度超过4800千米。在地平线上的城市灯光和高层建筑可能会妨碍我们看光，所以最佳的极光景象要在乡间空旷地区才能观察得到。在加拿大的丘吉尔城，一年在有300个夜晚能见到极光；而在美国佛罗里达州，一年平均只能见到4次左右。我国最北端的漠河，也是观看极光的好地方。总 结：