华师大版七年级下 第三章 阳光(浙江省宁波市海曙区)

第三章 阳光
【概念与规律】
一、太阳辐射能
1、太阳是一个巨大的不断燃烧着的气体球，它以辐射形式不断释放能量，阳光给地球带来的光和热是太阳辐射能的主要形式。
2、由于地球离太阳很远，又远比太阳小，因此地球获得的太阳辐射几乎是平行的，辐射到地球上的能量仅占太阳总辐射能（rakiation energy）的极小一部分，但足以提供地球上万物生长所需的能量。
3、物体的吸热本领与物体表面颜色有关，表面黑色的物体比表面白色的物体能吸收更多的太阳热辐射。
二、阳光的传播
1、自行发光的物体叫光源。对地球来说，太阳是最强的天然光源。
（1）热光源：由于高温而发光的物体叫热光源，如白炽灯、火炬、电弧灯、太阳等。
（2）光源：发光时温度并不高的物体叫冷光源，如日光灯、节能灯等。
（3）人们能看见本身不发光的物体，是因为它们能把其他光源的光反射出来。如月球、桌椅、水滴等本身不发光，看到它们是由于它们反射了太阳等其他光源的光。
2、从影的形成和小孔成像等事实证明，阳光（包括一切光）在均匀介质（medium）中沿直线传播，这是任何光源发出的光普遍遵循的规律。
3、光线（light ray）：用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向，这条假想的线就叫做光线。
4、光在真空中的传播速度是3×108m/s，光在其他透明物质中的传播速度比真空中小，光在空气中的传播速度接近于真空中的光速。
三、阳光的组成
1、色散现象（dispersion）:阳光经过三棱镜(prism)后,在三棱镜另一侧的光屏上出现一条彩色光带,其中各色光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序依次排列，该现象称为色散现象。
（1）色散现象是由于不同色光经过棱镜发生偏折的程度不同，使白光中的各色光分离，从而形成色散现象。(如图3.1所示，紫光偏折程度最大，依次至红光偏折程度最小)
（2）单色光：不能再发生色散的色光叫单色光。
（3）复色光：由两种以上的单色光组合成的光叫做复色光。
（4）色散现象表明:阳光（白光）由各种色光按一定比例组合而成，阳光、蜡烛火焰、白炽灯发出的光都是复色光。
2、可见光谱、红外线与紫外线
（1）光谱：阳光经棱镜发生色散后，在光屏上形成各色光按顺序排列的彩色光带叫做光谱。
光谱中各色光的排列顺序和虹（rainbow）的色彩的排列顺序是完全相同，即红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫。
（2）可见光谱(visible spectrum)：由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光形成的光谱叫做可见光谱。
（3）实验证实太阳可见光谱之外还存在大量不可见辐射（如图3.2所示），在可见光谱中红光外侧的不可见射线叫做红外线（infrared ray），在紫光外侧的不可见射线叫做紫外线（ultraviolet ray）。
阳光主要由红外线、可见光、紫外线组成。
（4）红外线和紫外线的主要作用：红外线和紫外线都是不可见射线。
①红外线的特点及主要作用
一切物体都可以发射红外线。物体的温度越高，辐射出的红外线越多。物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线。红外线的主要特性是热作用强，各种物体吸收了红外线后温度升高，因此人们利用红外线来加热物品。工业上用红外线烘干汽车表面的喷漆，家庭用红外烤箱烤食品，浴室用的浴室暖灯用红外线来取暖，医疗上利用红外线来理疗。由于红外线绕过云雾等微粒的能力比较强，利用灵敏的红外探测器吸收物体发出的红外线，再用电子仪器对吸收的信号进行处理，可以显示出被测物体的形状和特征，这就是红外遥感。利用红外遥感技术可以对地球勘测、寻找水源、监视森林火灾、估测大面积农作物的长势和收成、预报风暴和寒潮等。在军事上红外遥测和红外遥感技术也得到了广泛应用 。
②紫外线的特点及主要作用
由于紫外线能量高到足以杀死或杀伤活细胞，因此在医院和食品厂常用紫外线灯消毒灭菌。利用紫外线发出的光对某些昆虫有特殊吸引力，可制成紫外诱蚊灯；应用紫外线的萤光效应，进行防伪。除验钞机上利用这种效应外，利用不同物质在紫外线照射下会发出不同颜色的荧光的特点，可以鉴别古画，并可用紫外线摄影。少量紫外线有助于人体合成维生素D，接触大量紫外线将导致皮肤晒斑、老化、晒伤，甚至导致皮肤癌。
高温物体如太阳、弧光灯和其他炽热物体发出的光中都有紫外线，日光灯发出的光中也含有紫外线。地球上的天然紫外线来自太阳光。地球周围大气层（特别是臭氧层）阻挡了大量的紫外线进入地球表面，才使地球上的生物获得生存的条件。为了保护人类生存家园，我们应有环保的意识，承担起环保的责任和义务。
【启迪与拓展】
例1、探究“物体吸热本领与表面颜色关系”
实验要求：通过对比实验，探究物体吸热本领与表面颜色的关系。
提供器材：空瓶若干（规格如下表），透明吸管两支，橡皮泥适量，红墨水少量，黑色涂料适量。
品牌 农夫山泉（矿泉水瓶） 娃哈哈（矿泉水瓶） 可口可乐（易拉罐）
规格 250ml 550ml 250ml 250ml
数量 1只 2只 1只 1只
（1）试根据要求及提供器材，设计实验并写出必要的步骤。
（2）你认为在实验中需控制哪些条件？________________________；
采用不同颜色瓶的目的是：________；
预测观察到的现象是_________________________________________；
由实验现象得到的结论是__________________________________________。
分析：
在做对比实验时，要注意实验条件的控制，应采用“控制变量”的科学方法。
比如，在这个对比实验中，应尽可能使其他条件——容器的形状大小、接受热辐射的时间、水量、水初温等都相同，只考虑由于两瓶颜色的不同而所引起的升温差别，从而说明表面颜色不同的物体与吸收热辐射多少的关系。
（由于本实验未提供温度计，根据现有器材，可利用气体吸热体积膨胀性质进行设计。）
故设计步骤为：
（1）取550ml农夫山泉空瓶两只(瓶的材料、形状、大小相同)，并将其中一只涂成黑色（两瓶不同颜色，可进行对比）；
（2）用吸管、橡皮泥、红墨水将两瓶分别按如图3.3所示实验装置安装；注：保持瓶的形状不变（两容器中空气一样多）；
（3）将两瓶放在阳光下晒，并观察两吸管中红色液柱移动情况。
预测观察现象：黑色瓶中的液柱移动快。
实验结论：表面黑色的物体容易吸收热辐射，表面白色物体不易吸收热辐射。
例2、某南极科考队，在一次极地考查中，一辆运输车的轮子被冰冻住而无法移动，队员们将一桶一桶的开水泼到冰冻的轮子上，可泼上去的开水很快结冰，后将煤渣洒上去后，只用了一天时间，轮子上的冰就熔化了。这是什么原因？
分析：
由于南极气温很低，当开水泼出后，很快向外界散热，温度迅速下降并结冰。洒煤渣使冰表面颜色变黑，黑色物体容易吸收太阳热辐射。
例3、下列属于光源的是______________。
A.燃烧的木材 B.织女星 C. 正在播放影片的电影屏幕
D.荧火虫 E.发出生物荧火的深海鱼类 F.金灿灿的奖杯
分析：
能自行发光的物体叫做光源，故判断物体是不是光源，关键在于判断该物体能否自行发光。
木材燃烧时发光发热；织女星是恒星，恒星是发光发热的星体；萤火虫、乌贼及一些海洋鱼类通过体内蛋白质与氧发生化学反应来发出生物荧光，也是种自行发光的过程。而正在播放影片的电影屏幕是反射放映机投向屏幕的光，其自身不发光；金灿灿的奖杯是反射太阳等光源的光，自身不发光。
故A、B、D、E是光源。
例4、某同学在校体育馆看到一扇非常大的窗户，便想估算它的高度，他经过思考后，测量出光从窗户照在地上的正方形光斑边长为4.3米，靠近墙面的光斑边到墙面的距离为0.6米,窗台高0.7米。根据这些数据你认为他能算出窗户高吗？若能，请通过计算说明，并简述理由。
分析：
根据光在均匀介质中沿直线传播的特点，阳光照射到窗户及外墙后，窗台（高H2）、窗高H1及所形成的光斑长L2关系如图3.4所示，则根据相似三角形对应边成比例可得: （H1 + H2）/ H2 = （L1 + L2）/L1
（H1 +0.7m）/0.7 = (0.6m+4.3m)/0.6m 解得: H1=4.2m
即窗高为4.2米
例5、用步枪对准靶子进行瞄准练习，当眼看到瞄准点、准星尖和缺口中心三者重合时，就算瞄准了，这是什么道理？
分析：
根据光在均匀介质中沿直线传播，当三者重合时，说明瞄准点被挡住了，即三者在同一直线上。
例6、晴天在较大的瀑布前方容易出现一条“彩虹”，试分析其形成原因，这个“彩虹”的色彩排列与光谱中各色光的排列顺序是否一样？
分析：
瀑布前方形成的“彩虹”与雨后看到的“彩虹”形成原因是相同的，由于瀑布前方及雨后，空气中悬浮着许多小水滴，阳光射入这些水滴后发生色散而形成。因此，它们的色彩排列顺序与光谱中各色光的排列顺序是一样的。
例7、为什么在阳光下盛开的红花，在绿色光下是黑色的？
分析：
物体呈现的颜色不仅与它表面材料对各色光的吸收和反射有关，还与你在什么颜色的光线中看它有关。在阳光下呈现红色的物体，是由于它的表面只反射红色光，其它颜色的光都被吸收了。当把红色物体放在绿色光下时，物体要么反射绿色光，要么吸收绿色光。由于红色物体仅仅反射红色光，吸收所有的绿色光，因此，原本红色的花呈现出了黑色。
【思考与练习】
1、太阳以辐射形式不断释放能量，阳光给地球带来的_____和____是太阳辐射能的主要形式，阳光是地球上所有生物的主要_____来源。
2、地球获得的太阳辐射几乎是_____的，因此阳光同一时刻对地球上同一地点的热辐射是相同的。
3、“日全食发生时，短时间内气温就明显下降、群星显露……”。请你解释这两种现象形成的主要原因？并猜想假如没有太阳我们可能面临的问题。
4、人造卫星的外表面总要贴一层银白色的金属箔片，你知道这是什么道理吗？
5、下面是小明同学在家探究“物体吸热本领与表面颜色的关系”时的操作步骤：
(1)在250ml无色透明的矿泉水瓶和500ml黑色的爆果汽饮料瓶中注入自来水；
(2)在两个瓶中分别插入一支温度计，为使温度计的玻璃泡浸没在水中，小明用橡皮泥将其固定并将瓶口封住；
(3)将两个瓶放到阳光下晒时，小明发现矿泉水瓶中的水较少。于是便将阳台上洒水壶中的水倒入，与黑色瓶中水位相同后重复（2）步骤；
(4)将两个瓶放在阳光下晒6分钟后，发现黑色瓶中温度计示数较低。
试问：根据小明所做实验及现象能否得出实验结论？为什么？需要对上述哪些环节进行何种修改？
6、北方的某些地方经常下雪，积雪不化给人们的生活及交通带来很多不便，清扫工人将路面上的雪清扫堆积后，在上面洒些土、砂石等，这是什么原因？
7、宇宙中有很多星体能自行发光且很强，但对地球而言，_______是最强的天然光源。
8、下列不属于光源的是 （ ）
A、氖光灯（霓虹灯） B、生活在深海中的水母
C、城市夜晚天空中的射灯光柱 D、炽热的电炉丝
9、试举四个利用光直线传播规律解决实际问题的例子(相似的用法只算一个)。
10、下列与光在均匀介质中沿直线传播性质无关的是( )
A、将手对着灯光在墙壁上做出各种动物形象
B、排队“向右看齐”时，要求只看到右边同学的左脸颊
C、掉在地上的碎镜片光芒四射
D、用激光瞄准仪进行瞄准
11*、傍晚，亮亮到姥姥家去，临走前妈妈告诉他：“走出小路碰到棵小
树就往西走，很快就会到的。”这是亮亮第一次单独到姥姥家，你从图中判断一下，亮亮能很快找到姥姥家吗？请简述理由。
图3.5
12、试计算阳光从太阳射出10分钟内能否到达地球？（已知日地平均
距离为1.5×108km）
13、一个五角形的光源垂直照射在一个三角形的小孔上，在小孔后面的
光屏上形成的光斑是( )
Ａ、三角形 Ｂ、五角形 Ｃ、圆形 Ｄ、方形
14、活动：小孔成像
（1）小心地用针在纸杯底部中心扎一个小孔；
（2）用蜡纸（或半透明的薄纸）盖住纸杯杯口，用胶带固定蜡纸；
（3）关掉房间的灯。把纸杯有小孔的一端朝向明亮的窗户（或在暗室里用有小孔的一端朝向蜡烛火焰）；
（4）观察蜡纸上形成的像。
描述你看到的像：它是倒立的还是正立的？比实际物体大还是小？改变物距（即小孔到窗户或蜡烛的距离）时，像的大小如何变化？
假设用这个小孔成像仪对着前方8cm处的火焰，测得纸屏上火焰的像高约为2 cm，已知纸杯高为6cm。试计算蜡烛的火焰高约多少厘米？
15、一束白光经过棱镜后，在梭镜另一侧的光屏上出现颜色按_______________顺序排列的色带，这就是色散现象。
16、白光经棱镜色散后，再经过相反放置的棱镜，各种色光又能复合成白光，这一现象不能够说明的是（ ）
A、白光由各种色光按一定比例组合而成
B、白光是一种复光色
C、复色光必须由两种以上的单色光组合而成
D、复色光经过梭镜后,组成它的各色光可“分离”出来
17、白光经梭镜等色散时,偏折角度最大的是_____色光，最小的是____色光。
18*、下列关于彩虹的说法错误的是( )
A、彩虹是阳光射入空中大量的小水滴（类似于小梭镜）发生色散而形成的
B、彩虹的形成可说明阳光是复色光
C、彩虹中的色彩排列顺序与可见光谱中的一样
D、晴天，在喷泉附近看到的小“彩虹”，由于喷泉水往上喷，所以其颜
色排列与雨后彩虹的排列相反
19、绚丽多彩的晚霞和日出东方时的壮丽景象是任何一位艺术家都难以描绘的，下列关于日出及落日景象形成的说法正确的是（ ）
A、阳光在空气中沿直线传播的结果
B、阳光在大气中经过空气分子等微粒时发生散射的结果
C、阳光在大气中与空气分子等微粒摩擦，产生光热的现象
D、是大气中各云层间放电的结果
20、下列不是利用紫外线辐射的是( )
A、将衣被放在阳光下晒 B、夏天外出打遮阳伞
C、检钞机识别假钞 D、用紫外线灯灭菌
21、下列有关说法正确的是（ ）
①红外线和紫外线都是不可见光，人们肉眼看不见
②浴室用的红外线灯是利用红外线的热作用
③多照紫外线有利健康
④衣被多晒可杀菌消毒，是利用阳光中的紫外线作用
⑤紫外线具有很强的能量，可穿过任何物体
⑥红外线还可用来对地球勘测，寻找水源、监视森林火灾、估测大面积农作物的长势和收成，预报风暴和寒潮等。
⑦家庭用的微波炉就是利用红外线工作的
⑧对人而言，紫外线只会对皮肤造成伤害
A、①②③④⑥⑦ B、①②③④⑤⑥⑧
C、①②④⑤ D、①②④⑥
22*、在没有任何其他光照的情况下,舞台追光灯发出的绿光照在穿白上衣、红裙子的演员身上，观众看到她（ ）
A、全身呈绿色 B、 上衣呈绿色，裙子不变色
C、 上衣呈绿色，裙子呈紫色 D、 上衣呈绿色，裙子呈黑色
【探索与实验】
示例1、自制针孔成像仪
实验目的：认识针孔成像原理及特点,并学习制作针孔成像仪
实验准备：卫生纸内筒（或别的废旧圆柱形小筒），硬纸，胶带，半透明薄纸，锡箔纸，放大镜，蜡烛和火柴。
制作步骤：
1．从硬纸上裁出一长方形，使其紧替着圆柱形小筒绕成柱形筒，并用胶带粘好接口(如图3.6甲所示)作为外筒，抽出小筒；
2．在小纸筒一端包上半透明纸作为纸屏；
3．在大纸筒的一端包上锡箔，在锡箔中心用针戳一针孔；
4．将小纸筒有纸屏的一端插入大纸筒内(如图3.6乙所示)。
整个装置除锡箔有针孔外，其余部分不透光。
实验步骤
1．在室内，将有针孔的一端对着光线明亮的窗户，在另一端观察就可看到光屏上呈现出窗户的像（在暗室内，可用针孔成像仪观察点燃的烛焰）。描述你所看到的像的情况：是比物大还是比物小？是正立的还是倒立的？是黑白的还是彩色的？
2．点燃一支蜡烛，用针孔对准它，观察蜡烛的像：使成像仪逐渐移近（或移远）蜡烛，看像有什么变化？保持成像仪与蜡烛距离不变而将纸屏向针孔推近，看像发生什么变化？
3．将针孔稍微变大一点，重复上述过程，看像的大小、明暗和清晰程度如何变化。
4．在锡箔上戳五六个小针孔，并使这些孔都十分靠近，观察纸屏上的像：只有一个还是有几个？是清晰的还是模糊的？
5．将放大镜放在针孔前面，看一看是否可以通过改变物距(小孔与烛焰的距离)和纸屏与锡箔距离得到一个像？保持蜡烛、锡箔、纸屏的距离不变，移走放大镜，比较有放大镜和没有放大镜时像的情况。（放大镜相当于一个会聚透镜，会聚透镜的作用是将所有分开的像会聚成一个像）。
6*．将孔开成一个大孔，大到与放大镜一样大，用放大镜挡住大孔，通过改变镜与烛焰的距离及纸屏与镜的距离在纸屏上得到一个像，这时的像与上段操作中看到的有什么不同？
示例2： 探究“白色光下彩色滤光片的效果”
实验目的：戏院舞台常用彩色滤光片来控制舞台灯光达到不同的舞台效果。
本实验将研究白色光下彩色滤光片的作用。
实验器材：鞋盒、手电筒、剪刀、透明胶带、足以覆盖鞋盒顶部的蓝色、红色、绿色的玻璃纸、红色物体（如通红的西红柿）、黄色物体（熟透的柠檬）、（红色及黄色物体也可用红色纸、黄色纸包裹的物品代替）
步骤：
1．在鞋盒盖上小心的剪一个大的矩形洞（使洞比鞋盒盖稍小一些）。
2．在鞋盒的一个侧面中心小心地剪一个小圆洞（如图3.7所示）。
3．用胶带把红色玻璃纸固定在鞋盒盖上，并覆盖住盖上的矩形洞。
4．把物体放进鞋盒中，盖上鞋盒盖。
5．在黑暗的房间里，用手电筒照射旁边的洞，观察盒中每个物体的颜色。
6．用其他颜色的玻璃纸重复步骤3～5。
分析和推论：
1．当你通过红色玻璃纸观察时，你看到了什么？解释为什么？
2．当你通过蓝色玻璃纸观察时，你看到了什么？解释为什么？
3．每张玻璃纸允许通过什么颜色的光？推测营造舞台效果的彩色滤光片的作用？
4．如果你把一个白色物体放进盒中，猜测一下，在每种玻璃纸下你能看到什么？用实验来证明你的猜测。
5．想一想 彩色滤光片的作用类似于颜料还是色光？如果你通过一个红色滤光片和一个绿色滤光片观看手电筒的灯光，会发生什么现象？如何解释？
课外实践1 、彩色光的混合
方法1
用水彩在圆硬纸盘上着色。例如在直径为10厘米的纸盘的两面各划一个大圆圈，在一面的圆圈里着黄色，在另一面的圈里着蓝色（如图3.8甲所示）。把圆盘系在线上，握在两手的食指和拇指之间，使其旋转，你将看到什么颜色？通过拉紧和放松绳子旋转圆盘，当圆盘快速旋转时，你看到了什么颜色？你的猜测对吗？
方法2
还有一种混合彩色光的办法是模仿孩子的玩具，手转陀螺（如图3.8乙所示）。将直径约10厘米的硬纸圆盘面分成相等的三部分，并分别用彩笔按顺序着上红色、绿色、蓝色；在圆心两侧小心地各打两个孔，两个孔相距2厘米；用约1米长的绳穿过两个孔，把绳的两端系在一起；使盘两边的绳的长度相等，转动圆盘使绳索绷紧。
猜测一下，如果快速旋转圆盘，你将看到什么颜色？
通过拉紧和放松绳子旋转圆盘，观察颜色变化。当圆盘快速旋转时，你看到了什么颜色，你的猜测对吗？
试试涂上其它颜色会怎样
课外实践2、颜料的混合色
拿一支蓝粉笔和一支黄粉笔，把它们粉碎并混合起来，得到的是什么色（注意在光谱上，绿色介于黄色和蓝色之间。黄色除不吸收黄色和绿色外，吸收所有其他颜色，蓝色除不吸收蓝色和绿色外，吸收其他颜色，因此，黄色和蓝色相互吸收，反射出绿色） 用各种不同颜色的颜料做同样的实验。
通过实践1和2你认为光的三原色与绘画的三基色一样吗
课外实践3、人造天空和落日
实验器材：长方形玻璃缸（无色）一个、水、泥土、手电筒等。
实验步骤：
1.将玻璃缸装入2/3的水，并放入泥土少量，搅浑浊；
2.将手电光沿水平方向向玻璃缸一端进行照射；
3.观察玻璃及水呈现出什么颜色？隔着玻璃缸从另一端通过水看手电筒，看到什么？
试分析原因并推测生活中的蓝天红日形成原因。（可参考科学撷萃“天空颜色与大气污染”）
课外实践4、自制太阳灶
实验器材：废弃的塑料碗、锡箔纸、铁丝一小段、硬质泡沫塑料（或木料）、两头尖的牙签、一小块土豆片
实验步骤：
1．取废弃的塑料碗一只，在碗底用烧红的铁丝穿一圆孔，碗内表面粘上锡箔纸（尽可能弄平整）；
2. 用硬质泡沫塑料（或木料）削一根长约4厘米的圆柱体，直径以正好能紧紧塞进碗底的圆孔为宜。在圆柱一端横向钻一个细孔，穿入一根直径相当于孔径的铁丝，然后将露在圆柱外的铁丝两头扳折90°，各留5厘米，减去多余部分；
3．把圆柱塞入碗底的圆孔内，再将铁丝两端插在一块泡沫塑料板（或木质底板）上（如图3.9所示）；
4．取一根两头尖的牙签，一头插在碗底中央的圆柱上，另一头插上一小块土豆片。把装置放在太阳下，使碗内表面朝着太阳方向，牙签长度要耐心调节，让插上去的土豆正好位于最光亮处（发光焦点上）。
要不了多久，土豆就会被太阳光烤熟，发出香味。
【科学撷萃】
红灯停 绿灯行
“红灯停、绿灯行”，这是人所共知的，能否将红绿灯的作用互相换一下呢？
我们平时见到的太阳光是白光。由光的色散现象知道白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等单色光组成的复色光。单色光的颜色是由频率决定的，红光频率最低，波长最长，紫光频率最高，波长最短，其余颜色的光按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，频率越来越高，波长越来越短(如图3.10所示)。
光在空气中传播时，会遇到大气分子，水蒸汽微粒以及尘埃微粒等障碍物。当光照射到这些微小的障碍物上，障碍物会将光的一部分能量散射出去，而另部分能量将穿过障碍物继续向前传播。散射出去的能量占多大比例与光的波长有关，波长越短，被散射出去的能量越多，穿过的能量越少。在相同条件下，红、橙光被散射出去的能量少而穿过的能量多，蓝、绿光被散射出去的能量多而穿过的能量少。
早晚我们看见太阳时，见到的主要是太阳光中穿过大气的红、橙光，所以太阳是红色的。仰望晴朗的天空，见到的主要是阳光中被大气散射的蓝、绿光，所以天空呈蔚蓝色。
正因为红光穿过障碍物的能量多，可以传到较远的地方，使车辆和行人在远处就能发现，及早做好准备，所以用红灯表示停止和危险信号。雾天行车，车上要开黄灯，也是这个道理。可见红绿灯的作用是不能互换的。
天空的颜色与大气污染
自然界中绚丽多彩的晚霞和日出东方时的壮丽景象是任何一位艺术家都难以描绘的。但是很少有人知道，我们目睹的日出日落景象却跟污染有关。城市的落日和空气清新的乡村落日是不同的。
在非常洁净、未受污染的大气中，落日时的颜色特点鲜明。太阳是灿烂的黄色，邻近的天空呈现出橙色和黄色。当落日缓缓地消失在地平线下面时，邻近的天空仍呈现出橙色和黄色，天空的颜色逐渐从橙色变为蓝色,即使太阳消失以后，贴近地平线的云层仍会继续反射着太阳的光芒，因为天空的蓝色和云层反射的红色融合在一起，所以较高天空中的薄云呈现出红紫色。几分钟后，天空充满了淡淡的蓝色，它的蓝色逐渐加深，向高空延展。
但在一个高度工业化的区域，当污染物以微粒的形式悬浮在空中时，天空的颜色就截然不同了。圆圆的太阳呈现出桔红色，同时天空一片暗红。红色明暗的不同反映着污染物的厚度。有时落日以后，两边的天空出现两道宽宽的颜色，地平线附近是暗红色的，而它的上方是暗蓝色。当污染格外严重时，太阳看上去就像一只暗红色的圆盘。
为什么在洁净的空气中太阳呈现出黄色，同时天空呈现出蓝色呢？
在地球表面的人是透过经空气散射的太阳光来看天空的。在洁净的、未受污染的大气中，大部分的散射是空气中的气体分子（主要是氧和氮分子）引起的，这些分子的大小比可见光的波长要小得多。在这种情况下，散射主要影响波长较短的光。当光波波长减少时，散射的程度急剧加强。所以光波波长最短的紫色光应该散射最强（各色光波长排列情况如图3.9所示），靛青、蓝色和绿色的光散射要少得多。那么为什么我们看见的是蓝天，而不是紫色和靛色的天空呢？原来当散射光穿过空气时，吸收使它丧失了许多能量，波长很短的紫光和靛光虽然在穿过空气时，散射很强烈，但同时它们也被空气强烈地吸收，阳光到达地面时，所剩的紫色和靛色的散射并不多，我们所目睹的天空颜色是光谱中蓝色附近的混合色，它们呈现出来的就是蔚蓝色的天空。而太阳光直接穿透空气时，在散射过程中它失去许多蓝色，所以太阳本身呈现出灿烂的黄色。
除了散射外，太阳光还被空气中的臭氧分子和水蒸气所吸收。由于空气层散射和吸收的共同作用，最终到达地面的太阳光消耗了许多能量。而早晨和傍晚，太阳光经过空气的路程长，能量损失过多，所以我们可以欣赏壮丽的日出和美丽的日落景色。而在白天，阳光在大气中经过的路程短，它的能量损失少，这时用肉眼直视太阳会使人头晕目眩，是很危险的。
在太阳刚刚落山前，你会看到太阳圆盘的周围有一圈灿烂的红色光环。这个光环是太阳光被远大于空气中气体分子的灰尘颗粒（通常它们是悬浮在地球附近空中的）散射的结果。这个光环看上去从太阳圆盘的中心向外延伸了大约3倍。因为光环延伸的角度取决于光波波长和微粒的大小，如果一阵大雨在落日前清洗了一遍空气的话，在落日时通常就看不到这个光环。
在当今的工业社会，污染物通常是悬浮的微粒，它们由直径从0.01毫米到10毫米不等的微粒组成。颗粒越大，散射越多，同时散射的效果取决于波长。在这种情况下，散射不仅在光谱的蓝色区域强烈，而且在绿色到黄色部分也很强。
所以，穿过了受到很多污染的空气层的太阳光的强度削弱了许多，太阳看上去更红一些，它已经失去它的黄色和绿色、蓝色等成分。除了散射外，像臭氧和水蒸汽还会额外地吸收光能，结果圆圆的太阳呈现出黯淡、桔红的颜色。那么在受污染的空气中，天空本身的颜色又如何呢？悬浮在空中的污染物，时间一久便会聚集成层，较大的颗粒在地面附近形成了较浓密层。当太阳光穿透这些层时，散射的光失去了大量波长较短的光波，结果主要是红光得以穿透，天空呈现出暗红色，因为散射的红光要穿过空气层中较低的、愈来愈浓密的空气，所以在地球表面附近红色越来越浓。
你所看到的落日的类型主要取决于你所处的地方。在地面上，落日的亮度和颜色取决于季节和当地每天的大气状况。
日出时，在太阳升起之前，我们就可以看到散射的光，日出之前天空中呈现出鲜艳的颜色，例如橙黄色、紫色和深蓝色，表明东面的大气相对而言没受污染，一旦太阳升起来，大部分天空便变成了蓝色，只有在贴近地面的部分呈现出一段狭窄的橙色和黄色。
傍晚的天空能揭示出大气受污染的情况。天然的“污染”也会影响天空颜色，尤其是火山喷发出的大量的灰尘、热气体和水蒸汽进入大气时，灰尘的颗粒和其他一些微粒最终在离地面15千米到20千米之间的地方聚集成层，这个空气层散射太阳光的效果格外明显，绚丽多彩，太阳呈现出蓝色或绿色，尤其是在黄昏时分，火山喷发几年之后还能看到这种景象。
这些引人入胜的景色并不能弥补污染的危害，无论污染是天然的还是人为的，但至少污染物颗粒通过绚丽多彩的天空颜色的微妙变化显示了它们的存在。城市一旦出现暗红色，那便是对我们的警告。我们应当禁止污染物排入大气，只有这样，才能保证我们的子孙后代能够继续欣赏到明朗的天空。
光 污 染
华灯溢彩，霓虹闪烁。我国越来越多的城市夜景绚丽多彩。然而夜景灯在使城市变美的同时也给都市人的生活带来了一些不利影响。城市上空不见了星辰，刺眼的灯光让人紧张，人工白昼使人难以入睡。城市建设和环境专家提醒说，城市亮起来的同时就伴随着光污染，而“只追求亮，越亮越好”的做法更是会带来难以预计的危害。
国际上一般将光污染分成3类，即白亮污染、人工白昼和彩光污染。
1、白亮污染
阳光照射强烈时，城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线，明晃白亮、眩眼夺目。专家研究发现，长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，视网膜和虹膜都会受到程度不同的损害：视力急剧下降、白内障的发病率高达45%、还使人头昏心烦，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。
夏天，玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内，增加了室内温度，影响正常的生活。有些玻璃幕墙是半圆形的，反射光汇聚还容易引起火灾。烈日下驾车行驶的司机会出其不意地遭到玻璃幕墙反射光的突然袭击，眼睛受到强烈刺激，很容易诱发车祸。
2、人工白昼
夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱，有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样，即所谓人工白昼。在这样的“不夜城”里，夜晚难以入睡，扰乱人体正常的生物钟，导致白天工作效率低下。人工白昼还会伤害鸟类和昆虫，强光可能破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。
3、彩光污染
舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染。据测定，黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线，且对人体有害影响持续时间长。人如果长期接受这种照射，可诱发流鼻血、脱牙、白内障，甚至导致白血病和其他癌变。彩色光源让人眼花缭乱，不仅对眼睛不利，而且干扰大脑中枢神经，使人感到头晕目眩，出现恶心呕吐、失眠等症状。科学家最新研究表明，彩光污染不仅有损人的生理功能，还会影响心理健康。
第三章
1、光 热 能量 2、平行 3、阳光给地球带来的光和热是太阳辐射的主要形式，由于其它星体发出的光到达地球时比阳光弱得多，所以白天无法直接看到它。日全食时由于太阳辐射被月球阻挡，导致气温明显下降，同时群星显露。 4、物体吸热本领与物体表面颜色有关，白色物体不易吸收辐射热。 5、不能。在对比实验中，应注意实验条件的控制，即在其它条件都一样情况下，观察两瓶仅由于颜色不同而引起的升温差别。所以，应取相同的瓶（形状、大小、材料均相同）；两个瓶中注入质量和初始温都相同的水。 6、物体表面颜色越深，吸热本领越强。积雪上洒砂土等使雪的颜色变深、变黑，吸热多，加快积雪熔化。 7、太阳 8、C
9、小孔成像；影子形成；射击瞄准；木工判断木板是否刨平；激光测距；站队看齐或植树、立电线杆成一直线；躲在不透明物体后面不被发现等。 10、C 11、不能。傍晚时太阳在西方，从图中影子上可看出西方应与影子的方向相反，而亮亮却在向东走。 12、能，S = vt = 3×105km/s×10×60s = 1.8×108 km > 1.5×108km 。 13、B 14、蜡纸上得到的像是倒立的，比实际物体小，像的大小随着物距改变而变化，物距减小时像变大，反之变小； 2、67cm 。
15、红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫 16、C 17、紫 红 18、D 19、B 20、B
21、D 22、D
图3.10
图3.9
图3.8
图3.7
图3.6
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