空气折射率为1,空气折射率为1,半导体折射率为4,光射到半导体表面

#所见所得,都很科学#

每年放暑假,我都会开车带老婆孩子从兰州回酒泉老家,全程高速七百多公里,行车大约八九个小时。第一次带孩子回去的时候,她还小,也就两三岁,她在后排儿童座椅上坐着,向中间探着头往前挡方向看,突然她兴奋地朝我喊道,爸爸,前面路上有水?这时候我往前看过去,确实发现前方路面上似乎出现了一片水迹,而且还映出了沿路车辆的倒影。当时万里无云,艳阳高照,车外温度很高,路面上热气蒸腾,怎么会有水?其实这种现象我之前就见多了也就见怪不怪了,但怎么跟一个两三岁的小孩讲清楚却让我很头疼,我只能跟她说有没有水开过去就知道了,等开到之前看到的地方,女儿又惊奇地说怎么又没有了。后来等她上了小学长大一点,再碰到这种情形,我就给她讲了这其中的道理。

空气折射率为1,空气折射率为1,半导体折射率为4,光射到半导体表面

路面蜃景,看起来像路面上有水(图片来自网络)

其实这一现象蕴藏了深刻的科学道理。长期以来,科学家们普遍都认为这是由于路面空气层温度梯度引起的折射率梯度所形成的一种光的折射现象,由于高速公路路面颜色深,夏天在阳光的照射下吸热能力强,所以在路面上空,下层空气温度高,往上随着高度的增加空气温度逐渐降低,空气温度越高密度越低,从而形成了自下而上密度逐渐增加的空气层,远处物体反射来的光线,从上层空气进入下层空气时被不断折射,其入射角逐渐增大,增大到等于临界角时发生全反射,这时,人要是逆着反射光线看去,就会看到“路面上出现了一片水迹,还映出了沿路车辆倒影”的蜃景。

估计很多网络新闻媒体还有科普杂志上都是这么说的,甚至上海公务员考试《行测》真题也出现过这样的题目。

空气折射率为1,空气折射率为1,半导体折射率为4,光射到半导体表面

2015年上海公务员考试真题

但周怀春等2011年发表在权威杂志《科学通报》上的一篇文章《路面蜃景:热空气的把戏? 》对此提出了质疑,他通过路面实验最终认为该现象形成的机理是:在低掠入射角下, 目标的入射光角度与观察者观察到的反射光角度正好相等时, 粗糙表面相对于法线方向产生了镜反射, 或者镜反射分量较强, 形成了可以观察到的反射影像,路面空气折射率梯度最多只是一种次要因素。

空气折射率为1,空气折射率为1,半导体折射率为4,光射到半导体表面

周怀春等发表《科学通报》上的文章《路面蜃景:热空气的把戏》中的图

当然,科学存在争议是应该的,如果科学家通过更深入的研究和验证提出新的认识那更好,科学不就是这样进步的嘛。

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