生活中的物理光学篇综述.docx

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生活中的物理光学篇综述

《生活中的物理》之光学ＳＴＳ篇

太阳能灭虫灯物理灭虫工作原理解析

《科学时报》的一篇文章中提到，河南省辉县市赵固乡大沙湾村的一万多亩花生又到了收获时节，每亩500多斤的产量和没有任何化学残留的绿色品质，使他们的“绿色花生”远近闻名、供不应求。

这是村民们连续使用太阳能物理灭虫的效果。

　　平时人们熟悉的多是太阳能热水器、太阳能发电厂，但没想到太阳能居然能灭虫。

太阳能到底是如何灭虫的？

　　“太阳能灭虫主要是利用太阳能杀虫灯，将白天太阳光的辐射能量储存起来，转换为电能，通过蓄电池进行保存，晚间为杀虫灯提供电源，吸引害虫附着其上，再释放电能将其杀死。

”中国气象局风能太阳能资源评估中心副主任申彦波向记者解释说。

　　昆虫一般具有趋光性，且可见光区偏向短波段光，大多数有趋光性的昆虫喜好波长在3300纳米左右。

中国农业科学院植物保护研究所研究员雷仲仁表示，根据这一特点研制的太阳能黑光灯，能有效捕获金龟子、蝼蛄、地老虎等害虫。

　　利用太阳能物理灭虫的原理科学灭虫既可减少使用农药，保护生态环境；又可充分利用太阳能资源，节约常规能源。

　　申彦波称，我国太阳能资源丰富，如北京地区每年每平方米为5000兆焦耳左右，如果全部转化为电能，能够发电将近1400度，可以供一台1千瓦功率的家用电器（如冰箱）连续使用1400小时。

　　我国主要的农作物有稻谷、小麦、玉米、棉花等，每年由于病虫害造成的损失不计其数。

喷洒农药虽然可以抑制病虫害，但对农作物的生长有一定影响。

　　太阳能灭虫灯具有可全天候工作、不怕雨、耐高温、防腐蚀、安全环保的特点。

目前，河南、陕西、安徽等省份已大面积推广使用太阳能物理灭虫灯。

　　“太阳能灭虫灯是有前景的无公害灭虫技术之一。

而对太阳能资源的有效收集和利用是这一技术的关键所在。

”申彦波表示，中国气象局风能太阳能资源评估中心作为国家级的专业部门，将进一步面向国家和社会的需求，继续加强太阳能资源的评估工作，进一步为太阳能的开发与利用提供服务。

12月10日的月全食月亮为什么会变红

　2011年12月10日晚，浩渺夜空迎来10年来我国观测条件最好的月全食。

图为10日22点44分，北京上空的红月亮。

　　月全食全程将持续近6个小时，从22时06分至22时57分的全食阶段是“红月亮”现身时段。

　　月全食时月亮缘何“脸红”？

　　昨晚，你欣赏到“红月亮”了吗？

很多市民在观看时发出疑问，月全食时，月亮为何会变身为“红月亮”？

天文学家对此进行了解释。

　　中科院紫金山天文台研究员王思潮解释，“红月亮”归功于暗红色的光，其实就是照射到月面上的太阳光。

在地球周围有层像薄纱似的透明度较好的大气层，阳光从地球侧面的大气中穿行时，是先从空间进入大气层，然后，又由大气层进入空间，这样就产生了两次折射，结果和光线透过凸透镜相仿，有点向内弯，向地心方向偏折的聚合光线就照到月亮上去了。

　　王思潮进一步解释，太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光线混合成的。

当太阳光经过地球上的大气层被折射到地球背后影子里去的时候，它们都受到大气层中极其微小的大气分子的散射和吸收。

像黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短，在大气中受到的散射影响比较大，它们大部分都向四面八方散射掉了；红色的光线波长比较长，受到散射的影响不大，可以通过大气层穿透出去,折射到躲在地球影子后面的月亮上。

所以，在月全食时，公众看到的月亮是暗红色的，即所谓的“红月亮”。

为什么有雾时太阳变成了红颜色

　　“太阳怎么成红颜色的了？

”2011年10月20日下午三四点钟，华北多地雾蒙蒙的天空上，挂着一轮像红心咸鸭蛋黄似的红太阳，在雾气昭昭的天气中显得格外抢眼，引得不少人关注。

　　气象专家解释，傍晚正在落山的太阳都比早晨初升时显得红，这是由于傍晚大气厚度最大，而只有红色光线穿透力最强。

　　而昨天全城大雾弥漫，能见度低，大气厚度更厚，因此在下午时分，太阳的红光最能穿透云层和雾霾，从而提前“染红”。

　　大雾天气，空气中的颗粒物很多，建议大家少出门。

要注意生活中的光污染

调查显示，目前人们对光污染的危害普遍缺乏必要的认识，仅有8%的人对此了解很深。

最直接的例子是：

关了灯看电视。

据专业人士介绍介绍，这是家庭照明最不科学之处。

住宅室内是小范围照明，其亮度是一个相对值，一个光源特别亮，而周边环境没有次亮度来过渡，明显的亮度落差就会造成光污染。

并且，电视机闪烁的荧光屏不仅有伤视觉，还会产生一种有害致癌物质，突出电视机一个光源的亮度，会加重损害程度。

　　光污染正在严重损害着人们的健康，造成各种眼疾，特别是使近视比率迅速攀升。

　　什么是光污染?

　　当环境中光照射（辐射）过强，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象，即为光污染。

　　从其污染性质来看，光污染是属于物理性污染，特别是光污染在环境中不会有残余物存在，在污染源停止作用后，污染也就立即消失。

同时污染范围一般是局部性的。

　　国际上一般将光污染分成3类，即白亮污染、人工白昼和彩光污染。

　　1、白亮污染：

阳光照射强烈时，城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线，明晃白亮、眩眼夺目。

　　2、人工白昼：

夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱。

有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样，即所谓人工白昼。

　　3、彩光污染：

舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染。

　　光污染危害

　　生活中的光污染随处可见，并在不知不觉影响着人们的健康。

过量的紫外线、红外线照射理疗，可使人皮肤出现红斑、血压降低、头晕耳鸣，引发白内障和皮肤癌等疾病；不断闪烁着的五光十色的霓虹灯，虽看上去赏心悦目，却是一种有害健康的炫光，夜晚大开前灯正面驶来的车辆，其炫光污染更加严重；现代歌舞厅的激光具有高速变幻、光线强烈、令人眼花缭乱的特点、对视觉极为有害。

　　光污染已日益成为一种新的严重的污染源，它在威胁人类健康的同时，也成为社会不容忽视的公害。

　　据测试，在日光照射强烈的季节里，白色的粉刷面反射系数为69％至80％，镜面玻璃的反射系数则为82％至90％。

镜面玻璃若与绿色的草地、森林以及深色或者毛面砖石装饰的建筑物相比，更容易引发视力下降，增高白内障发病率等。

　　据美国一份最新的调查研究显示，夜晚的华灯造成的光污染已使世界上五分之一的人对银河系观而不见。

这份调查报告的作者之一埃尔维奇说：

“许多人已经失去了夜空，而正是我们的灯火使夜空失色。

”他认为，现在世界上约有三分之二的人生活在光污染里。

　　在远离城市的郊外夜空，可以看到两千多颗星星，而在大城市却只能看到几十颗。

　　在欧美和日本，光污染的问题早已引起人们的关注，美国还成立了国际黑暗夜空协会，专门与光污染作斗争。

　　据统计，我国高中生近视率达60％以上，居世界第二位。

有关专家认为，视觉环境是形成近视的主要原因。

除了室内光滑的白粉墙、室外大量的玻璃幕墙之外，夜景照明中的光污染也是损伤视网膜的重要原因。

另外，如果长期在白亮条件下工作或生活，人的视网膜会受到不同程度的损害，白内障发病率将高达45％。

而紫光灯产生的紫外线强度也大大高于阳光中的紫外线，人如果被长期照射，会流鼻血，牙齿脱落，严重的甚至会导致白血病及其他癌变。

　　光污染的防治

　　专家认为，要教育人们科学使用灯光，注意调整亮度，白天尽量使用自然光，避免强光刺激。

重要的是，消除光污染必须全社会行动起来，要建立健全法律法规，采取综合治理措施。

在城市规划建设中，立足生态环境的协凋统一；在建筑装修中，应采用反光系数极小的材料；对广告牌和霓虹灯应加以控制和科学管理；在建筑物和娱乐场所周围，要多植树、栽花、种草和增加水面，以便改善光环境；还要少用和不用玻璃幕墙，注意减少大功率强光源，力求使我们的城市风貌和谐自然。

　　中国室内装饰协会室内环境监测中心提醒人们，在注意室内空气质量的同时，不能忽视室内的光污染。

公路标志牌、线、车牌为什么反光很强

　反光涂料是运用微棱镜晶体回归反射原理，在其它远距离的光源照射下也能产生强烈的反光效果并反射回发光处,无需外加电源，就达到了在黑暗中如同灯光的功效。

汽车牌照以及道路指示牌采用高折射率玻璃微珠后半表面镀铝作为后向反射器，具有极强的逆向回归反射性能，能将85％的光线直接反射回光源处，回归反射所造成的反光亮度，可使驾驶人员和带光源的夜间或视野不佳的情况下清楚地看见行人或障碍目标，确保双方安全。

　　汽车牌照的反光原理就是平时所说的回归反射，道路上的交通标、志警示牌也是同一类产品，它是通过内藏的玻璃微珠（也有裸露型）来实现的。

根据反射强度一般可分为几大类：

高强级，车牌级，工程级和广告级。

　　这些标志牌很多都是用反光的涂料做的。

这些涂料用到了反光膜。

　　反光膜产品是一种用途广泛的新型光学材料。

它是根据薄透镜成象原理，将玻璃微珠均匀单层镶嵌在有机树脂中作为光学原件，用树脂多层层叠而成的贴膜。

用其制作的反光标志牌能将入射光线按原路回归反射，其反光亮度比一般油漆标志牌亮几十至几百倍。

产品广泛应用于公路、铁路、港航、机场、矿山，消防、车辆牌照、环保、广告等领域制作反光标志、标牌。

该产品的使用，能使人于夜间在数百米以外看清标志，很大程度地提高了人们夜间对标志的识别能力，达到增强安全意识和宣传的作用。

该产品是近期问世的高科技产品，随即被广泛采用，现到处可见本产品制作的反光标志标牌，已与人们的生产生活密切相关，该产品的应用是人类文明进步的又一家征。

伽利略望远镜的原理及光路图

　物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。

光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。

伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。

其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。

把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为“观剧镜”；因携带方便，常用以观看表演等。

　　你可以用很低的费用制作一架伽利略式望远镜。

从文化用品商店买一块直径、焦距大一些的眼镜片作为物镜和一块焦距、直径较小的透镜作为目镜。

用胶水和小槽把两块镜片装在硬纸筒内，再做一个简单的台座，于是一架能够看到月亮上的群山、银河中的繁星和木星的卫星的望远镜便制成了。

想想看，伽利略就是用这人发现的。

但是切记，不要通过望远镜直接观察太阳，以免高温灼伤眼睛！

伽利略的折射望远镜有一个令人讨厌的缺点，就是在明亮物体周围产生“假色”。

“假色”产生的症结在于通常所谓的“白光”根本不是白颜色的光，而是由组成彩虹的从红到紫的所有色光混合而成的。

当光束进入物镜并被折射时，各种色光的折射程度不同，因此成像的焦点也不同，模糊就产生了。

1611年，另一位天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜，使放大倍数有了明显的提高，以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜。

现在人们用的折射式望远镜还是这两种形式。

但是“假色”问题仍然未能解决。

　　利珀希不是天文学家，从未想过把自己的新装置对准天空。

但是没过多久，关于他的发现的消息传开了。

幸运地是，意大利的帕多瓦大学教授伽利略得知了此事。

伽利略很快就制造了一台折射望远镜。

他以平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜。

从待研究的物体发出的光照射到望远镜物镜的一个玻璃透镜上，物镜使光线折射并把它集中于称为焦点的一点上，在那里便形成了发光体的像。

这个像被目镜的透镜放大，进入人眼。

开普勒望远镜的原理及光路图

开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。

物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸透镜形式。

这种望远镜成像是上下左右颠倒的，但视场可以设计的较大，最早由德国科学家开普勒（JohannesKepl