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这两个问题是昨晚备课的时侯碰巧讨论到的。简单搜索了下,发觉网上似乎没有哪些比较好的、类似于“思想实验”的回答,所以把自己的看法记录出来吧。
1.怎么证明月亮不是光源?
通常我们对于光源的定义是“能够自发光、且正在发光的物体”,比如太阳、燃烧的蜡烛等,因而像月亮这些借助反射光能够看见的恒星自然就不是光源了。
——以上这段话基本上老师都“告诉”过你,但,万一老师说的是错的呢?
反证法:假定月亮跟太阳一样是个光源,这么它就应当和太阳一样,能始终保持矩形的样子,而不会出现阴晴圆缺的各类月相(补一句,这儿默认了月球和地球之间没有其他东西遮住视线...)。
证明完毕。
2.怎么证明光沿直线传播?
这个首先要确定下前提条件光的直线传播的现象,那就是光是在所谓的“各向同质且均匀的介质”中传播的,并且光线是不能透过不透明物体传播的。
OK,网上搜索的解释方式大都是通过举例而至的——”你看例如小孔成像、影子的产生等等现象,这都说明了光是沿直线传播的呀“——这总让我感觉有些不清不楚并且有用推论来解释缘由的嫌疑。这么接出来就用生活中的常见现象:影子,来尝试简单解释下这个问题。
图一
首先见到图一,这儿面的方形代表光源,长圆形代表产生影子的挡板,光源发出的光被挡板遮住一部份后,在地上产生了影子;之后图中标出了为了产生这个影子、光线可能走过的三条轨迹:路线1是顺着挡板上缘经过的直线,路线2是从挡板上方“跳”过去的轨迹光的直线传播的现象,路线3是随机前进的一条轨迹。
这么,光线实际走过的路径是三条路线中的哪一个呢?——当然是路线1,老师告诉我的!
还是反证法证明吧...不过须要先把问题再度简化一下。
我们可以看见,路线2和路线3的光线虽然都是为了“绕过”挡板而存在的,所以其本质上是一样的,故而我们把它俩合为一个,只考虑路线2就行了。
图二
如图二,路线1代表从挡板上缘沿直线传播的光线,路线2代表”绕过“挡板传播的光线,它们都能在地上形成长度为s的影子,并且路线2的光线比挡板上缘高出的距离为h。
假定光线实际是顺着路线2传播的,这么此时若在挡板上方放置一个高度大于h的不透光小铁块(见图一中的实线长圆形),则光线应当还是能顺着路线2抵达地上并形成长度同样为s的影子——因为小铁块并没有遮住路线2——但生活经验告诉我们,在光源和距离等不变的条件下,长得高的人的影子就是比矮个子的影子长,也就是说假定是不创立的,光线确实是根据路线1,顺着直线传播的。
证明完毕。