光折射 自然界光源种类与光现象解析：探索光的散射、曙暮光等奥秘

全天不同色温的阳光

这些不同种类的自然光源与空气中的各种物体（如气体、灰尘颗粒、水等）相互作用，形成无数其他光现象。它们可能是由于各种散射、散射、衍射、干涉等形成的。

1 光的散射

a. 暮光之城：

日出前或日落后，地平线上会出现一条“红黄线”。这是太阳落入地平线（或从地平线升起）时出现的独特光现象。

太阳落山后的光现象

它有自己的名字，“黄昏”。另一个富有诗意的名字是“黎明和黄昏”。

如果你在生活中仔细观察天空，就会发现这种“美丽景色”很常见，它的出现是因为太阳在地平线以上之前，阳光照射到高层大气，被大气分子散射。

b. 晨曦与晚霞：

日出之前或日落之后的天空中，经常会出现色彩斑斓的云彩，这也是由于大气和云层对阳光的散射而形成的。

日落

此时太阳光在大气层中要传播比较长的距离，人眼看到的直射光中只剩下波长较长的红光和橙光（大量波长较短的蓝光被散射，无法进入人眼），所以我们看到的彩色云彩也是橙红色的。

2 光的散射

a. 瑞利散射产生蓝色天空：

光的散射有两种，第一种是瑞利散射，当天空晴朗无云时光折射，阳光直接穿过空气中的各种分子（不含其他杂质），可以直接到达眼睛。

此时瑞利散射的作用主要体现在：散射大量短波蓝光，使整个天空呈现蓝色。

b. 米氏散射产生白云：

另一类散射称为“米氏散射”，主要是由大气中的粒子引起的，例如烟雾、灰尘、小水滴和气溶胶。

米氏散射对于任何波长的光，散射的程度都是相同的，所以阳光穿过每个粒子后散射的光是白色的。

3 光的色散

色散是指光经过水粒子两次折射后再反射的现象。彩虹是阳光以一定角度照射到空气中的水滴上而产生的一种复杂的色散现象（与阳光经过三棱镜后产生七种颜色光的原理相同）。

这里给大家分享一个观赏彩虹的小技巧：当人背对太阳时，彩虹会出现在身体左侧或者右侧40°的位置，也就是背对太阳的十点钟或者两点钟方向。

双彩虹

偶尔，大气条件极其复杂，可以看到双彩虹（这是由于远近两层不同的水蒸气造成的）。

4 光的衍射

光的衍射也是光学的一个重要性质，比如生活中的“佛光现象”。

佛光现象

佛光也是一种自然的光现象，是阳光在云层表面经衍射、漫反射而形成的自然景观（阳光在云层上投射出人的影子，加上云层中微小的冰晶、水滴形成独特的圆形彩虹）。

5 光的干涉

a.水面的油膜：

我们在潮湿的地面上经常会看到汽油泄漏形成的油膜，油膜的颜色并不是水和油混合后的颜色，而是光的干涉现象。

水面的油膜

光线会分别照射到油膜的上下两层，两层油膜都会将光线反射到人眼中，由于油膜很薄，所以上下两层反射回来的光线之间的距离会很近，从而产生干涉。

因此，有些波长的光会互相重叠，而有些波长的光会互相减弱，重叠的光就是大家看到的有色油膜。

b.蝴蝶干涉形成颜色：

蝴蝶的翅膀表面有特殊的结构，也能干扰光的反射，从不同角度观察，颜色也会发生变化，这也是由于光的干扰。