逍遥学能 2016-05-21 10:15
海市蜃楼的演示 由历史网资料整理
海市蜃楼是一种特殊和有趣的自然现象。我国宋朝大学者沈括在《梦溪笔谈》中曰:“登州海中时有云气，为宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹”。如今世界上各种媒体也经常报道在某沙漠或某大海的某时间出现了海市蜃楼，对此，男女老少都十分感兴趣。
海市蜃楼虽然十分绚丽多彩，但形成的条件却十分苛刻，不是每个人都能有幸一睹海市蜃楼的尊容。其实海市蜃楼是大自然的杰作，是一种有趣的物理光学折射现象，它是光线在垂直方向密度不同的大气层中传播，经过折射造成的结果。如果能把海市蜃楼搬进实验室，将极大地提高学生对学习物理的兴趣。笔者经常在实验室给学生演示海市蜃楼，效果很好。现将演示海市蜃楼的方法介绍给大家，与同行分享。
1 演示材料
长约1.5m、宽约0.2m的平滑铁片1块，细沙约1kg，深色纸剪成的树和骆驼若干个，长约0.5m、宽约0.4m的毛玻璃1块，手电筒1只，1000W的电炉1个(煤球炉、木炭盆也可)，支架2个(高度将视加热炉而定)。
2 演示步骤
将平滑铁片横放在支架上，在平滑铁片上撒上薄薄一层细沙，做成沙漠型的表面。把深色纸剪成的树和骆驼贴在毛玻璃上，把毛玻璃放在平滑铁片的一端，与铁片垂直，使树和骆驼露在沙层上面。在毛玻璃后下方，用手电筒向上照射，在平滑铁片的另一端看去，好像树木和骆驼后面衬托着明亮天空一样。然后，把电炉放在平滑铁片下面加热(煤球炉、木炭盆加热也可)。当加热一定时间以后，用手靠近沙面，感到很热时，便开始沿平滑铁片往毛玻璃方向观察。你就能发现沙面下方出现树木和骆驼的倒影，好像树木和骆驼旁边有湖水时所形成的倒影一样，忽暗忽亮，忽隐忽现，十分生动形象，小型的“海市蜃楼”实验就算演示成功了。
3 注意事项
演示时房间里不能有风，光线不要太强，否则会影响实验效果。另外要注意铁片各处加热要均匀，特别是靠近毛玻璃一端2/3的地方。
4 实验原理
给平滑铁片上的细沙加热，细沙传热极慢，热量集中在表层，这样靠近细沙的底层空气温度上升很快，但上层空气温度却仍然很低。这时形成了底层空气温度高、密度小，上层空气温度低、密度大的情形。当光线在密度随高度的增加而增加的空气内传播时会向上屈折，平滑铁片另一端的树和骆驼等景物的光线，经折射后进入观测者眼帘，便出现了“海市蜃楼”现象。
其实，在日常生活中也可以经常看到“海市蜃楼”。例如：炎热的夏天，在柏油马路或水泥广场上，在烈日的照射下，也能看到漂浮不定的汽车、人、房屋以及树木等景物的倒影，这实质上也是一种“海市蜃楼”现象。