为什么地面上积水处显得比较亮?
想象一下,在一个雨后的晴朗夜晚,你漫步在一条安静的路上,只有天空中的一轮明月和谐地照耀着大地& hellip& hellip借着月光,你可以很容易地在地上找到积水。你会看到哪里特别亮,哪里相对比较暗。你会很快避开水坑,轻快地向前走。然后问题出现了,我们如何识别死水?
为了澄清这个问题,我们首先需要澄清两个基本的物理概念——“镜面反射”和“漫反射”。我们都熟悉光的反射特性:光在前进的方向上遇到两种介质的界面——或者更一般地说是“障碍物”,即传播方向改变的现象。不管界面的形状是什么,我们可以在这个界面上取一个非常小的面积,并把它看作一个近似的小平面。然后我们可以在飞机的“侧面”看到光的反射——如果你能看到“光”,更严格地说,它类似于雨后从云层间隙出来的阳光。例如,伞状雨滴在地球上的“丁达尔效应”就是光的散射特性。让我们把它放在一边,但是它不影响我们对光的反射的理解。因此,从这个“侧面”看光的反射是完美的对称!
光线扫过飞机,投射得很浅,反射光也扫过飞机,离开得很浅。光线像雨点一样直直地“飞”向飞机,它也会被直直地反射回来。如果我们不断扩大我们当前的视野,把小平面一个接一个地连接起来,得到一个“大”平面,例如,我们手中有一面镜子,想象让一束光斜着照在镜子上,那么光会像球撞击墙壁一样“反弹”,从镜子的侧面看,这两束光会完全对称!因为镜面是一个理想的“平面”,足够光滑,光的反射是完全对称的,因此被称为“镜面反射”。
另一方面,如果光线照射在一个不太完美的平面上并且非常粗糙,你可以用手触摸它来感觉到它的不均匀性,当触摸它时,阻力是明显的。光线将被反射回来,并被无目的地导向各个方向。因此,这被称为“漫反射”。如果我们再次变成一条虫子,如果我们近距离观察不完美的平面,我们会发现它是多么的粗糙:微小的不均匀被放大了,起伏了,就像小山一样,起伏着,虽然光在每个足够小的地方仍然是一个“完美”的反射,但总的来说,不均匀导致了“漫反射”。台灯用漫反射照亮书本,炉子用漫反射照亮墙壁,阳光下的花、鸟、动物、鱼和昆虫都被光漫反射。如果一个人晚上向窗外看,房间里的灯不会照亮窗户。这也是镜面反射的“杰作”。没有漫反射,我们的世界可能不会如此“均匀”明亮!
那么,你如何看待雨后夜晚月光下的积水呢?诀窍是这样的:如果你面对月亮,积水的地方看起来会更亮,因为水面就像一面镜子,把月光反射到人们的眼睛里。当背对月亮时,积水的地方看起来更暗,因为月光被积水反射后不会直接进入眼睛。相比之下,周围的东西通过漫反射将一部分月光反射到眼睛里,并且更加明亮。魔法之光在自然法则的约束下*闪耀,让我们生活的美好世界充满活力和魔力!
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