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当前位置:第四节 幻灯机、放大镜
作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/5 10:02:58阅读：nyq
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光学的重要分支--几何光学
选自《素质教育新教案》
几何光学是研究光的直线传播的科学，它以光的直线传播及光的反射定律和折射定律为理论基础，引入光线的概念，运用几何学的研究方法．而人们探索光的折射定律竟花费了1000多年的时间．公元2世纪希腊人托勒密研究了折射现象，写了《光学》一书．书中记载了他通过实验测定的光由空气进入水中时，对应于不同的入射角所产生的折射角，根据他的实验，托勒密认为折射角和入射角成正比．虽然结论并不正确，但他是第一个用实验定量的研究折射现象的人．随后有荷兰人斯涅耳和法国人笛卡尔对折射现象进行了更为精细的定量的实验研究，分别发现了具有现代形式的光的折射定律．
对物理现象进行精确的定量研究，才使之发展成为一门实验科学，随后将数学引进来，使之进一步理论化，使物理学具有了今天的面目．
光的折射定律和光的反射定律为几何光学奠定了基础．为了扩大人的观察能力，荷兰
人李普赛制作出第一架望远镜，后经意大利人伽利略的研究，千方百计增加它的放大倍数，创制了用凸透镜做物镜，用凹透镜做目镜的伽利略望远镜．他的不朽的功勋之一是第一个把望远镜指向天空，当时的目的是为了证实哥白尼的日心说．他得到了比预期更好的效果，发现了大量用肉眼看不见的新星；证明了银河是由大量极小的星星汇集而成；发现了月球上存在山和凹地，并于1610年用放大率为30倍的望远镜观察到木星的四个卫星，它们好像月亮绕地球转动一样绕木星转动．这些观察到的事实，就完全证实了哥白尼学说的正确性．
海市蜃楼
夏天，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．古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做"海市蜃楼"，也叫蜃景．海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的．夏天，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大．我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的．远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的光线入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中．
在沙漠里也会看到蜃景．太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及．
在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象．贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层空气的折射率小．从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样．