光學(xué)小實驗—星星為什么會“眨眼”
來源:奧數(shù)網(wǎng) 文章作者:楊文華 2009-10-23 11:07:12
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晴朗的夜晚,滿天繁星,為什么絕大多數(shù)星星忽明忽暗,像頑皮兒童的眼睛那樣一眨一眨的呢?
要弄清這個問題,我們先做個實驗。把手電筒的玻璃用黑紙糊上,中間留豆大的小孔,再把手電筒固定在桌子上,手電斜對著白墻。開亮手電,在被手電光照射的墻上用筆做個記號。然后將一塊玻璃直立在桌上,使它平行于墻,讓手電光穿過玻璃再射到墻上,再做個記號。比較兩次光照的位置,我們會發(fā)現(xiàn),它們并不在同一點。說明光通過玻璃后“拐彎”了。如果我們用幾塊玻璃疊合在一起再作實驗,就會發(fā)現(xiàn)光通過的玻璃越多,彎拐的越大。因為光經(jīng)過兩種不同物質(zhì)的時候,要發(fā)生“折射”現(xiàn)象,用句通俗的話來說就是拐彎了。通過一個個的璃璃片,就會被一次次地折射,所以拐得彎就越大?茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn),光穿過密度不同的同一物質(zhì)時也會折射。
了解了光折射的知識,再來解釋星星為什么會眨眼就容易了。我們所能看到的星星大約有六千五百多顆,除少數(shù)幾顆外,都是像太陽一樣發(fā)光發(fā)熱的恒星。這些恒星離地球非常遙遠,最近的也有4.3光年,大約合40萬億千米。這么遠的星星,我們在地面看到它只有很小很小的一點,它的光只是很細很細的一束。這束光從天際射來,要穿過地球上空一百多千米厚的大氣層。而大氣層的空氣時時刻刻在流動,各層大氣的溫度、密度也各不相同。星光穿過時就會一次又一次地折射,時而會聚,時而分散。我們看上去,就會覺得有時明亮,有時昏暗,好像在眨眼睛似的。
有沒有不眨眼的星星呢?有,那是行星。它們本身并不發(fā)光,靠反射太陽光才發(fā)亮,雖然它們的體積小,但比恒星離地球近得多,看上去就比恒星大多了。因此,它們照射到地球來的光,就不是一小束,而是許多束。雖然這些光通過變幻的大氣層也會發(fā)生折射,但在某一時刻,一些光束射不進我們的眼睛,另外一些光束卻正好射進我們的眼睛。光束間相互彌補,我們就感覺不出行星有明暗的變化,星星就不會“眨眼”了。
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