物理现象

释义

虚影现象之佛光

物理现象

平面镜所成的像没有实际光线通过像点，因此称作虚像。

光屏上形成的像由实际光线会聚而成，这样的像叫做实像。

虚像不可以用光屏承接。是正立的。如倒影，平面镜，潜望镜。这些看到得都是虚像。凸透镜中f>u时，成为放大镜，看到的也是虚像。

实像可以用光屏承接，是倒立的。如凸透镜成像u>2f,倒立缩小的实像如同照相机。

虚像的有：平面镜，凸透镜物距u实像的有：小孔成像，凸透镜物距U>2f所成的像，凸透镜物距f凸面镜和凹面镜，凹透镜只要是在屏上形成的像由实际光线会聚而成，那么就是实像。

释义

像和影是由光的传播引起的两种重要的光现象。在日常生活中，“像”和“影”常被混淆使用，但在物理学中它们有着本质的区别。

1. 像的特征

严格说来，物体经光学系统所在的像具有下面几个特征：

（1）物方每点发出的同心光束在像方仍保持同心。

（2）垂直于主光轴的物平面上的各点的像仍在垂直于主光轴的一个平面上。

（3）在每个像平面内，横向放大率是个常数，从而物、像之间具有几何相似性。

（4）像的各部分的颜色与物相同。

2. 像差

像与原物的面貌存在偏差的现象叫做像差。其中，如不满足上述特征（1）、（2）将会破坏像的清晰度；不满足特征（2）、（3）将会使像变形；如果特征（4）达不到，将会使像出现不准确的色彩，且使像模糊。因此，我们在研究各类成像问题时，应尽可能严格遵从相关标准，以免把模糊的光斑和阴影当作像来分析，得出一些错误的成像条件。

3. 实像和虚像的区别

（1）成像原理不同

物体射出的光线经光学元件反射或折射后，重新会聚所成的像叫做实像，它是实际光线的交点。在凸透镜成像中，所成实像都是倒立的。如果物体发出的光经光学元件反射或折射后发散，则它们反向延长后相交所成的像叫做虚像。

（2）承接方式不同

虚像能用眼睛直接观看，但不能用光屏承接；实像既可以用光屏承接，也可以用眼睛直接观看。

人看虚像时，仍有光线进入人眼，但光线并不是来自虚像，而是被光学元件反射或折射的光线，只是人们有“光沿直线传播”的经验，以为它们是从虚像发出的。虚像可能因反射形成，也可能因折射形成，如平面镜成等大的虚像，凸透镜成放大的虚像。

4. 像和影的区别

（1）成因不同

影子是由于光在直线传播的过程中遇到不透明的物体，而在物体后面形成的阴暗区域。影子分为本影和半影，如果用一个发光面比较大的光源来代替点光源，那么在物体后面的阴影区，既有完全不受光照射的本影区，也有只受部分光照的半影区。发生日食时，在地球上的本影区能看到全食，在半影区能看到偏食。

像是由物体发出或反射的光经直线传播、反射或折射而产生的光现象。如小孔成像是由光的直线传播形成的；平面镜、球面镜成像是由光的反射形成的；透镜成像则是由光的折射形成的。

（2）表现特征不同

影子只能显示与物体外形、方位相似的阴暗轮廓，它没有色彩，也无法用于准确判别物体的相关性质、变化、特征等。而像可以清晰反映物体的外形、颜色。

（3）所处位置不同

影子总是处在不透明物体背光的一侧。而像所处的位置可以在物体的前面、后面或其它方位。

（4）决定因素不同

影子的大小、形态及朝向与光源和物体的大小、距离光屏的远近有关，而像的性质除了与上述因素有关外，还与成像装置的特征密切相关。

了解了影和像的区别，我们应该清楚：物体在水中的“倒影”，实际上是等大的虚像。摄影、放电影的“影”，实际上也并非“影”，而是实像。

虚影现象之佛光

这个词取自德文，原意为圣像周围的光环。佛光指粗糙表面上人的头影周围的亮光或当人的影子映落在覆盖有露珠的草地表面时他的头影周围的亮光。在这种情况下，你的头影四周没有彩色，只有一个白色晕圈。虽然产生佛光有两类自然作用过程，但景象看上去是一样的。一类过程必须有露水珠(产生的景象可称作露水佛光)；另一类只要求一个粗糙表面(称作干燥佛光)。 1）露水佛光 来自远处光源的射线能够进入眼睛，并且在视网膜上聚焦，如图A所示。倘若映到视网膜上的亮点，又成为第二光源而起作用，那么，从该亮点散射并折回的光线，就从眼睛前部通过，按照它进入的方向射出，对着远处的光源返回去。眼睛的作用不象镜子，一面镜子可以朝不同方向反射光线，这依镜面位置如何安放而定。说得更确切些，眼睛平常的性质，就是把光线往光源的地方回送，而不管眼睛的取向怎样。当然，回送并不是绝对的，返回的光线可以展宽一点点，但决不是很多。 假如你在十米远的地方，用手电筒照射一只狗(或一只猫)的眼睛，只要你正好贴着头部握住电筒，就会看到狗(或猫)的眼睛发亮了；但若你把电筒从你头部往旁边稍稍挪动，哪怕只挪动半米左右，狗(猫)眼睛里的亮光就消逝了。人的眼睛在显现这一效应时，不象动物的眼睛那么强烈。可是效应总归是有的。 在另一些地方也可以看到这样效应，象路标或者牌照，它们的表面有小串玻璃珠罩盖，各个玻璃珠子都能起到小眼球的作用，有选择地把光线送回到照亮它的卡车前灯的方向(如图B所示)。 就露水佛光来说，象眼球或玻璃珠那样的作用，是通过草叶支撑着的露水珠产生的，露珠大致呈圆球状。露水的确没有象玻璃那样使得光线大大弯曲(玻璃的折射率较大)；所以，水就把光线带到露水珠后面不远的某个对焦点，如图C所示。 为了最有效地逆射阳光，应当让叶面位于水珠背面的后边，水珠背面向着对焦点。有几种草的叶面带有细微茸毛，确实支撑着水珠使它稍稍离开叶面，并把光强高得惊人的光线，往回送向明亮的光源。要想了解这样的光线，可朝着你的对日点观看，你的头影就标志着对日点，于是在头影附近有发自草叶的强烈亮光，但是在你朝着离开头影更远的地方注视时，可看到光强减弱了。正象宝光的情况那样，每个人只可能看到他本人身影周围的佛光晕圈。 2）干燥佛光 有的时候，当你的头影映落在干草、稀疏树林、甚至翻犁过的田地上，也可以看到佛光景象，设想一下松散铺垫在广阔空地上的一批树叶，当阳光映照在这样的集合物上面时，接收到阳光的每一叶片，就把影子投放到它背后的另一些叶片上。若是你正好顺着入射阳光的路线观看，那你确实见不到什么影子，因为从那个方向，每一影子正好在它的叶子背后，当你从那个方向察看时，所能见到的每片叶面都是照亮了的。可是你只要稍微挪开视线朝一旁观察，就可以看到叶片投映出的一些影子了。“正好顺着入射阳光方向观看”，这句话的另一个说法就是：“朝着你的对日点方向观看”。结果固然是如同上面说的一样，对于你的头影周围的草皮或树叶来说，背景的光强要比更远处的大些。一旦你同模糊不清的背景协调一致(例如，你走动或者骑上自行车奔跑)，你就会频繁地看见你的“圣光”。你还可以在自己乘坐的飞机影子周围看到这一景象，或者，要是你位于离地面以上很高的地方，以便在地上投映出身影(原因在于太阳的角直径)，那么你就会看到地面上自己的对日点所在位置，有一个佛光的亮斑。