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海市蜃楼是如何工作的

由:汤姆哈里斯

弯曲的光

在最常见的海市蜃楼类型中,一个物体似乎被反射,就像地面上有一池水一样。这种现象是由光的折射——光束的弯曲。当它从一种介质进入另一种介质时,比如从空气到水,甚至从冷空气到热空气,它会弯曲。这似乎是一个奇怪的想法,但它真的非常简单。

想象你推着购物车穿过停车场。如果你施加一个恒定的力,小车的速度取决于媒介在这个例子中,停车场的地面是铺好的。当你把购物车从停车场推到草地上会发生什么?如果你把它直接推到,它只会慢下来。草介质的阻力更大,所以需要更多的能量来移动购物车。

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但如果你以一个角度把车推到草地上,就会发生其他事情。如果右车轮先撞在草地上,它就会减速,而左车轮还在人行道上。因为左边的轮子比右边的轮子移动得快,所以购物车会在它移动到草地上时向右转。同样地,如果你从一个有草的地方移动到一个铺好的地方,一个轮子会比另一个先加速,车子就会转弯。

光波的工作原理与此类似。它的速度取决于它通过的介质。在空间的真空中,光以最高速度传播,因为没有任何物质使它减慢。它在充满物质的区域(比如地球的气态大气)移动起来比较困难,所以它移动得比较慢。当光波以一定角度从一种介质移动到另一种介质时,其中一部分的速度在另一部分之前瞬间改变,于是光波就发生了转变。

在下一节中,我们将了解这种现象是如何产生海市蜃楼的。