海市蜃楼现象的模拟与研究

利用食盐和蔗糖溶液,分别构建了两种不同的体系来模拟海市蜃楼现象,均实现了良好的上现蜃景。同时对两种体系在实验过程中出现的各种现象和成像效果做了比较,从物理实验的角度形象地加深了对海市蜃楼这一神秘自然景观的认识和理解。     

海市蜃楼形成的理论分析与实验模拟再现

分别根据费马原理和光学拉格朗日方程进行了理论推导,得到了自然界里出现的上现蜃景海市蜃楼现象,光线在大气中传输的轨迹方程.两种方法得到的方程所描绘的都是一系列向上凸的曲线,以利用分层折射率的分析方法得到的曲线相似,解释了上现蜃景海市蜃楼的形成原因.利用浓液法对海市蜃楼中的上现蜃景进行了实验模拟再现.实验过程中采用了"纱网框上浮法"注入清水,成功配制了折射率随高度均匀梯度变化的NaCl水溶液,穿过浓液的激光光路和理论轨迹方程曲线相似,观察到了实景物清晰稳定的上现蜃景像.     

解释“蜃景”模型的实验探究

用全反射解释"蜃景"是错误的;可以用"棱镜"、"凸透镜"模型解释,用模拟实验探究可以得到相同的结论."马路蜃景"的产生是完全不同于一般所谓的"海市蜃楼"的.沙漠里有时出现的蜃景,是真正的"海市蜃楼",亦可能是"马路蜃景"与"海市蜃楼"同时发生.     

模拟海市蜃楼

本文是以极简单的实验设备,用人工的方法模拟海市蜃楼;对蜃景进行了拍照;应用激光蜃景的简单模型,对一个点光源的蜃景与成象介质折射率的分布关系进行了实验研究。并对这一物理现象作了实验的分析与说明。实验原理与装置光通过介质时,因其折射率的不同,会产生不同的偏折。筷子在水碗中折起;水下之物看起来浮浅。这些常见的现象与神奇的海市蜃楼现象在物理成因方面,并没有本质上的区别。它们都是由于介质对光的折射关系,使人眼产生错觉,物体的象在人们的视觉中形成了空间的偏移。     

密度不同的水平气层不会因全反射造成正立的蜃景

现行普高和职高的物理教科书中均有海市蜃楼的阅读内容，描述了海面上和沙漠中造成蜃景的原因并提供了相应的图示．让人疑惑的是两者主要都是由密度不同的水平气层因光的全反射引起，区别仅在前者是下层密度大，上层密度小，而后者则反之．但蜃景与景物之间的关系则不一样，前者保持方向上的一致——蜃景正立，     

非线性变折射率大气中的海市蜃楼

讨论了一种非线性变折射率大气中的海市蜃楼,利用变分法导出了形成蜃景的条件及物点与观察者之间距离的计算式.     

离子扩散演示仪

利用激光在梯度溶液中弯曲传播的性质,制作了离子扩散演示仪.在该仪器中配制梯度溶液,可观察激光在梯度溶液中的曲线传播,演示海市蜃楼现象,揭示光的折射率与溶液浓度之间的关系.通过梯度溶液上表面位置的变化,可以定量反映溶液中离子扩散的快慢,定量测量离子的扩散系数.     

非均匀折射率场中光传输现象研究

海市蜃楼是一种非常有趣的光学现象,其本质是由于光在非均匀折射率介质中传输时发生的折射和全反射现象。本文基于费马原理与拉格朗日方程在理论上推导出了光在非均匀折射场的传输方程。然后通过数值模拟成功复现了光在非均匀折射场中传输的图像与相应蜃景图像。最后,通过实验研究了不同入射角度下光线传输规律和海市蜃景现象,实验结果与理论符合较好,验证了上述理论分析的正确性。     

梯度折射率介质下的光路计算与成像研究

使用激光照射具有梯度折射率的介质将形成海市蜃楼现象的光路轨迹"可视化"。主要研究了不同波长的激光在线性和非线性梯度折射率介质中的光路轨迹和成像情况。基于几何光学原理推导了光路方程并使用Matlab光线追迹算法计算了线性和非线性情况下的成像。实验上,通过自制仪器配置有折射率梯度的溶液并观察光路轨迹以及拍摄实物成像。实验拍摄的光路轨迹与理论推导基本一致,为海市蜃楼等现象的演示以及成像问题的研究提供了新的参考。     

近藤共振电子结构的蜃影

海市蜃楼现象源于光在非均匀媒质内部被连续不断地折射 .如果地面上方的空气密度随高度的增加而减小 ,并形成稳定的分布 ,那么原本位于前方的景物看起来会上移 ,形成“空中楼阁” ,即所谓“上蜃” .蜃景的形成完全可以从光的经典波动性质得到解释 .不仅光 ,声波也可能聚焦投影成像 .一个人在天坛回音壁内的某个位置击掌 ,另一个人所听到的信号将依赖于他所处的位置 :可能听到一声 ,两声 ,甚至三声 ;也可能什么都听不到 .这里的机制比海市蜃楼的形成要复杂一些 ,不仅要考虑回音壁对声波的反射 ,而且需要计算从回音壁不同位置反射的分波的相干…