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光在水中传播的特点及对潜水员的影响 （一）光在水面上的反射 光线从空气射入水面时有一部分光会被反射回空公里，反射的程度与光线的入射角有关，入射角愈小， 反射光的量愈小，反之则愈大。对于白天来说，中午时太阳光的入射角为零，反射光的量极少，此时水下 照度 。当入射角小于 30°时，反射光约为入射光的 2%：当入射角为 75°时，反射光可达 21.8%。当夕 阳光线照在水面时，入射角几乎为 90°，反射光几乎达 ，此时水下照度很差，潜水员在水质良好的浅 水中也不能看清水下物体。 (二）光在水中的散射 水中含有大量的悬浮颗粒，当光照射到这些外表凹凸不平的颗粒时，光线将向各个方向反射，我们把 这种现象叫做光在水中的妝射。水的透明度越差，其妝射的程度越严重。散射的结果使原为直线传播的光 交为杂乱无章的背景光，潜水员观察到的物体变得模糊不清。 （三）光在水中的吸收 光是具有一定速度的光 子流，当光线在水中传播时，因与水分子及恐浮颗粒的摩擦作用，使其部分能 量转交为提高水温的热能，我们把这种能量的转变称为水对光线的吸收。水对光线的吸收量比空气大千倍 以上。 水越混浊对光的吸收量越大。在清澈的浅水中，经妝射和吸收后的自然光可以使潛水员看到几十米 外的物体，但是在混浊严重的水城，潜水员会像盲人一样什么也看不到。此外，水面的自然光进入水中后， 随着水深的增加，光的吸收量随之剧增，达到一定水深后，所有光都会被水吸收掉，此时水下漆黑一团， 潜水员什么也看不见。 (四）空间祝觉的改交 潜水员在水中空间视觉改变的特点是放大、 位移和失真。 这是因为光从水中进入空一时发生折射现款以及人们习惯于你觉直线光所致。 水下物体看上去显得大 些，其比例为 4（看到的）比3（实际的），距离显得近些，约为实际距高的 3/4。失真是由于来自水下物 体的光线，在水和空气界面上的入射角不同，因而折射角也不同所致。离眼近的光线入射角小，折射角也 小，以致同一物体的各个部位的放大比例不同。于是造成失真。 （五）水下色觉的改交 由于阳光射入水后，按光的波长顾序，随着水深的增加逐渐被吸收。所以在水中，物体的颜色随深度 而异。长波光先被吸收，短波光后被吸收。例如，红色光在 1m 水深左右就被吸收掉，橙色光和黄色光则 分别在 5m 和10m 水深被吸收掉。而水深达 20m 时，仅存蓝绿色光，其它颜色的光都被水吸收掉了，这时， 潜水员看到的多数物体交成蓝色，而红色物体则星黑色。当水深再增加到一定程度时，所有颜色的光都梅 被水吸收掉，这时，水下没有任何光线，潜水员也就不能吞到物体了。

人类生活在覆盖着大气层的地球表面，而潜水员则工作于水下高压环境。水下环境对人类来说是陌生 的，充满危险和挑战的场所，潜水员要想地工作，就必须了解水下环境的特点并拳握诚轻环境影响所 必需的技术， 物质和能量的性质和相互关系，构成了研究潜水物理的基础。潜水物理主要研究气体和水的物理性质， 热、光及声在水下传播的性质等。 — 、物质 科学家己发现了构成物质世界的 112 种单一的物质或元素。元素是表现一定物理和化学特性的物质的 简单形式，而且用化学方法不能分解成更基本的其它形式。所有的元素都具有与其它任何元索不同的特 性。 元素由原子组成。原子是具有元素特性的物质的小微粒。各种元素的结合形成了人类目前己知的四 百多万种物质。原子互相结合构成分子，其特性通常不同于组成分子的任何原子。例如：两个氧原子和- 个碳原子结合形成二氧化碳，而一个氧原子和一个碳原子结合则形成一氧化碳， 二氧化碳和一氧化碳是两 种具有不同性质的物质。某些原子很活泼，并很容易与接近的几乎所有物质结合。但是另一些原子则是惰 性的，不能和其它物质自然结合。例如氢气是一种潜水中常用的情性气体，其情性使得自己的原子间都不 能结合，故它的分子只有一个叙原子。 通过原子结合而形成的任何元素或物质，都以固体、液体和气体这三种自然形式（物态）之一存在。 具有一定的形状、重量和体积的物体叫固体。具有一定的体积和重量，但没有固定形状的物体叫液体。具 有一定的重量并占据空间，但没有固定的体积和形状的物体叫气体，气体和液体同属于流体。 一种物质呈何种物态，取决于温度和压力。物质是由分子组成，而分子是时刻在运动之中的。固态物 质其分子严格按基本的固定形式排列。此时其分子运动是围绕平衡位置的稳恒振动。当温度升高时，分子 运动加快，分子互相摆脱并做不规则运动。这样固体就溶化成液体。当温度进一步升高，分子运动速度格 更快，这时部分分子自发地离开液体表面变成气体，如果温度到达物质的沸点，液体就很快转变成气体。 降低温度会使上述变化逆转。当气体分子冷却时，其运动速度减慢，动能减小，气体逐渐凝结成液体。温 度进一步降低到液体的冰点时，将再次交成固体。 二、能量 功和能的概念是密切相关的。它们构成了物理世界的第二要素。对某物体施加一个力，这个物体在力 的方向上移动了一段距离，我们把力和位移的乘积叫做这个力对物体所做的功。单位时间所做的功则叫功 率。 能量是指做功的能力。能量守恒定律指出：自然界的能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式 转换成另一种形式。能量有六种基本形式，即：机械能、热能、辐射能、化学能、电能和核能。 潜水物理学中，将着重研究光（属辐射能）、声 （属机械能）和热能在水下的传播特性。 三、计量单位 物理学在很大程度上依赖于物质或能量的一种状态与另一种状态的比较标准。在潜水界，以往经常供 用公制单位和英制单位。我国颁布法定计量单位以后，英制单位和公制中的许多单位己被剔除在法定计量 单位以外。我国的法定计量单位是以国际单位为基础，适当保留个别常用的非国际单位所组成的计量单位 体系。 今后，凡是遇到计量单位的问题时，我们都应使用 法定计量单位。 为了便于学习，我们需要了解潜水中常用到的一些法定和非法定计量单位的换算关系