生物学家告诉我们,蜜蜂、蚂蚁、甲虫、果蝇等昆虫对太阳光的偏振比人类敏感得多。有报道说:在蜂箱上安放一块偏振片,只要改变偏振镜片的方位角,蜜蜂也会跟着改变它的活动方向,水里的鱼类、甲壳、溏虾的行动,也都与日光的偏振方向有着密切的关系。
月亮绕地球运行,地球又绕太阳运行。太阳是个巨大的光源,月亮和地球都不发光。在阳光的照耀下,月亮和地球的后面都会有影子。当月亮运行到太阳和地球中间,并且正好和太阳、地球处在同一条直线上的时候,地球表面上就会出现月亮的本影和半影区,发生日食。在本影区里的人会看到月亮把太阳全部遮住,这是日全食;在半影区里的人会看到太阳缺了一部分,这是日偏食。
“日出而作、日落而息”的古代人对太阳的运动是十分留意的。早晨太阳从东方升起,爬过屋顶,越过树梢,向大地投射万道光芒。阳光下,地面的树木、屋舍都留下了长长的阴影。太阳越升越高,中午时刻太阳的位置最高,影子最短,且指向正北方。太阳此后就偏向西南,越走越低,最后落没于西边地平线之下。这样日复一日,年复一年,启迪了古代的聪明人发明了另一种投影计时仪器——日晷。
开普勒提出了光的内全反射的概念,他用实验证明,光线由空气射向玻璃,折射角不能大于42°,并根据光路可逆性定理,指出光由玻璃射向空气,当入射角大于42°时,空气中无相应的折射光线,即光线全部返回玻璃,发生了全反射。全反射现象是光由光密介质射向光疏介质界面时的特殊情况,它与折射现象紧密相联;全反射原理,是现代光学纤维通讯的基本依据之一。这些光学知识都记载于1611年他所著的《屈光学》一书中。
蒙日是最早对蜃景予以科学解释的科学家,他还设计了模拟实验来说明自己的观点。据资料介绍他的实验是:“用铁条烧红,在其上放置一物,能见真形,并见假象。热铁面上之风气如上说渐近渐疏之理相仿。”(见英国传教士艾约瑟等译《光论》)读者要问,缘何蒙日有如此学识,竟能一语道破沙漠蜃景的奥秘。事实上蒙日是这方面的行家,对大气光折射现象的研究有很深的造诣。他在科学上的成就还远远不止这些呢。
美丽的宝石光彩夺目,也是全反射的作用。天然的金刚石并不是非常美丽的,常常要经过加工才能发出光彩,工匠在钻石上磨出许多棱边,使大部分光线能在它众多的内表面发生多次全反射,最后散射开来,这样在各个方向上都有它的反射光线,所以无论从哪个角度看金刚石钻石总是那样晶莹透亮、光彩照人。用玻璃或其他材料磨制的仿宝石,由于折射率比金刚石大,临界角也大,光线在这些仿制品里就没有那么容易发生全反射,所以就不如金刚石晶亮了。
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