高中物理光学在实际生活中的具体应用

高文涛

摘 要：光学是高中物理中的重要组成部分，包括光的折射、衍射、激光等具体内容。此外，光学也与实际生活有着密切联系，通过学习高中物理中的光学知识，也能够对解决实际生活中的问题和解释特殊现象起到一定的帮助作用。首先概述了高中物理光学在实际生活中的重要作用，随后结合高中物理教材，在介绍光学基础知识的基础上，对其在实际生活中的具体应用进行了分析，使学生能够以更加积极的心态和饱满的热情投入到物理学习中。

关键词：高中物理；光学；生活应用

一、高中物理光学在生活中的应用

物理作为一门与日常生活密切相关的学科，生活中的许多现象都可以用光学知识来解释，例如在沙漠地区经常出现的“海市蜃楼”现象，就是因为地球上某一地点的物体经过光的折射和全反射，在大气中形成的一种虚像；汽车的反光镜也是利用了光学透镜的特殊成像规律制成的；高中生物实验中所用的显微镜以及天文学中的望远镜等，也都是利用光学原理制作成的光学仪器；现代手术中较为先进的激光切割肿瘤细胞，也是利用了激光聚焦穿透的光学特性。因此，高中物理光学渗透到我们实际生活的各个方面，并且具有重要的应用价值。教师在进行这部分内容的教学时，要注重做好理论教学和实际生活的联系，从而起到激发学生兴趣、提高教學效率的效果。

二、光学在实际生活中的具体应用

1.彩虹

在雨后天气转晴时，我们经常可以在天空中看到绚丽多彩的彩虹，甚至部分情况下还会发现双彩虹、晚虹等特殊的彩虹。彩虹的形成，可以利用高中物理光学中“光的折射”这部分内容来解释。结合以往的光学知识可知，太阳光是一种复合光，是由多种不同颜色的光聚集形成的光束。在自然情况下，这些光束直接传入人眼，为白色可见光。但是在降雨过后，天空中会漂浮着大量的水滴，这些水滴大多为圆形，当太阳光照射水滴时，由于入射角度不同，因此反射角度也各不相同。同时，由于光线从一种介质（空气）射入到另一种介质（水），因此也会发生折射。此时，水滴的作用相当于一面三棱镜，通过光的色散将光束分散成多种颜色，即我们所见到的彩虹。

2.海市蜃楼

海市蜃楼大多发生于沙漠地带，部分情况下也会发生于较为宽阔的柏油路面或海平面上。这种现象的出现与气温变化、光学条件等因素均有一定关系。以沙漠里的海市蜃楼为例，其光学原理为：在夏季晴朗天气，沙漠里的沙粒受到阳光直接照射，由于沙粒的比热容要高于空气，因此地表温度会迅速升高。同时，由于空气导热性能较差，这就会形成不同密度的“空气层”，并且越上层的空气温度越低、密度越小。当阳光从上往下照射时，会在不同的“空气层”中产生折射，从而使远处的景物投射到沙漠表面，形成海市蜃楼。海市蜃楼这一光学景象在我国古籍中也有多次记载，例如《史记》《西游记》等名著均将海市蜃楼描写为神仙的居所。我国的长山列岛、蓬莱岛等地均是海市蜃楼的观赏佳地，每年吸引成千上万的游客。

3.宇宙膨胀论

宇宙膨胀学说是目前天文物理中对宇宙研究的一个重要学说，该理论认为很多星球都是逐渐远离地球的，宇宙处在不断膨胀过程中。得出宇宙膨胀论的一项重要参考指标，就是根据星球的光谱数据来进行说明的。我们在生活中经常有这样的一种感受：当公路上有一辆疾驰而来的消防车时，我们听到的声音是越来越高的；当消防车离我们而去的时候，声音则会越来越低，即声波的多普勒效应。从本质上来说，声音和光都是一种波，所以光线的传播也同样适应于多普勒效应。

我们都知道，宇宙中存在许多类似于太阳的发光天体，我们假设地球与这些发光天体之间的距离是恒定不变的，按照多普勒效应，地球上接受到的光波频率应当等同于这些发光天体光波的发射频率。基于这一推理，如果该星球逐渐远离地球，那么在地球上接收到的光波频率应该小于该星球光波发射频率，反之，在地球上接收到的光波频率应该大于该星球光波发射频率。事实上，在宇宙研究过程中，研究学者发现很多星球的光谱频率都在向频率低的红光移动，这就意味着频率逐渐在降低，根据光波多普勒效应可知，大多数的星球都在远离地球，由此可以推断出宇宙正在膨胀。

在高中物理光学教学中，教师可以适时地将光学知识与生活实际相联系，让学生充分认识到光学的应用价值，从而加强对光学这部分知识的重视。除此之外，教师在讲解这些生活应用实例时，也能够改变传统授课模式中课堂气氛沉闷、师生缺乏交流互动的局面，从而提高课堂学习效率。除了光学相关知识外，力学、电学等高中物理知识也与实际生活有密切联系，教师可以将这种教学方法进行拓展应用，确保学生高中物理学习成绩的提升。

参考文献：

[1]陈峻峰，赵力红.新课程新实验新认识：新课程高中物理实验的开发与教学研究[J].教学仪器与实验，2013（10）：13-16.

[2]朱博.巧妙融入生活元素促进高效课堂生成：新课改背景下提高高中物理课堂教学质量的有益思考[J].科学中国人，2014（12X）：255.

编辑 郭小琴