举个栗子:为什么海市蜃楼是正景而沙漠蜃景是倒影?

为什么海市蜃楼是正景而沙漠蜃景是倒影?的头图

虽然都是光的折射现象,但二者并不完全相同。

“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。

“下现蜃楼”(即沙漠蜃景)的形成原因:

夏日正午烈日当头,沙漠表面被晒得非常热,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,从沙漠地面向上空气的折射率从小到大连续变化,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。

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。

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