为什么在夏天我们倾向于选择浅色衣物？太阳为什么会被天狗吞噬？花朵为何呈现红色，而天空却是蔚蓝的？彩虹为何会展现出七种颜色……
今天的科学探秘将引导你探索这些生活中的光学奇观。
一、光的直线传播
古籍《山海经》中描述了一种神秘的生物——天狗（见图1），其外貌如狸而头部洁白，发出类似榴榴声的声音，能抵御邪恶。《大荒西经》则提到巫山有种赤犬，名叫天犬。古代人们所谓的“天狗食月”或“天狗食日”，其实就是月食和日食现象的解释。
图1 《山海经》中的天狗图（图片来源：大梦山海）
从科学角度分析，日食和月食的发生是因为“光在相同介质中沿直线传播”的原理。当三个天体排列在一条直线或近似直线时，月球阻挡了太阳光，就会产生日食（见图2、图3）。当月球位于地球背对太阳的一侧，且这些天体近似于一条直线时，地球挡住了太阳光，便形成了月食。月食现象通常半个地球的人能见到，而日食则只在特定的狭窄区域可见。
图2 日食时太阳、月亮和地球的方位示意图
图3 日食时太阳、月亮和地球的方位实景图（图片来源：www.）
二、光的反射
反射分为镜面反射和漫反射。镜面反射发生在光滑表面，平行光射入后，反射光线仍平行。例如，古人用铜镜子“正衣冠”的原理就是镜面反射（见图4）。漫反射则发生在粗糙表面，平行光射入后，反射光线会散开。例如，我们在中秋节时欣赏月亮，常称其为“皎洁的月光”，实际上，月球表面由于凹凸不平对太阳光的漫反射，形成了柔和的光辉。
鲜花为何是红色的，树叶为何是绿色的？这其实与光的反射有关。光照射在物体上，经过反射进入眼睛，大脑处理这些光线后，便展现出了丰富的颜色。
图4 镜面反射实例（图片来源：thriveglobal）
三、光的折射
光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象（见图4）。
图4 光折射现象的例子（图片来源于网络）
海市蜃楼是一种神秘的自然现象，在古代常被神化。它的形成主要是由于光的折射和全反射。
海边蜃景
在夏季，海面上方的下层空气温度较低，密度较大，折射率也较高。可以将海面上的空气视为折射率不同的多层气体。当远处的山峰、船只、建筑物等发出的光线经过折射后，偏离了原来的方向，进入上层空气时发生全反射，最终反射回地面。人们逆光观察，就会看到远处的景物似乎悬浮在空中（见图4）。
图4 海市蜃楼图（图片来源于网络）
沙漠蜃景
在沙漠中也会出现蜃景（见图5）。太阳照射在沙地上时，近地面处的热空气层密度小，折射率也小。光线进入热空气层后发生折射，入射角增大，可能发生全反射。观察者逆光看到的则是远处物体的倒影，仿佛从水面反射出来的一样。
图5 沙漠蜃景图（图片来源于网络）
四、光的色散
白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成。当白光进入介质时，由于光速在不同颜色光中的微小差异，每种光的偏折程度不同，导致出射光分解为七种颜色，这就是色散现象（见图6），最早由牛顿发现。
雨后，有时天边会出现彩虹。彩虹形成涉及多个光学原理。
为什么雨后会出现彩虹？
彩虹是太阳光照射到空气中的水滴后，光线发生折射和反射形成的现象。雨后空气中充满了水滴，在太阳光的照射下，产生了折射和内部反射（见图7）。
为什么彩虹有七种颜色？
太阳光本身包含七种颜色。当光线穿过水滴时，光线首先折射，然后在水滴内反射，最后再折射一次，从而将阳光分解为七种颜色（见图8）。
为什么彩虹呈弧形？
雨后空气中的水滴含量增加，阳光在水滴中的折射不同颜色光的弯曲程度不同。红光弯曲最少，紫光弯曲最多。由于地球表面为弧形，阳光在大气层折射形成了我们看到的弧形彩虹。
光与我们的生活息息相关，各种光学现象在日常生活中无处不在，只要用心观察，就能发现这些奇妙的现象。
来源：西安科普