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我国诗词乃历代文人广泛涉猎自然、观察自然及感悟生活的产物。唐诗作为我国诗歌艺术之颠峰，更是如此。其不仅以精湛的文学艺术价值而脍炙人口、千古流传，更有一些诗句蕴含着丰富的自然科学知识、多彩的物理现象，反映了古代诗人对大自然的细致观察和深刻思考。透过这些细致入微的描绘，我们可以让学生窥探到艺术之美与科学之真的完美融合、和谐统一。
品唐诗之一 《枫桥夜泊》——“夜半钟声”能否“到客船”
月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。
姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。
这是唐代诗人张继的《枫桥夜泊》，词句清秀隽永，意境深幽，是一首脍炙人口的千古佳作。该诗从视觉、听觉、触觉三方面描绘出一幅色彩鲜明、情景交融的秋江夜泊图，抒发了一种从未有过的情怀。
最后一句“夜半钟声到客船”，突出钟声的清旷悠扬，也表达了溢满胸怀的羁旅离愁。读到这我们不禁会想，本来夜半钟声是向四面八方传播扩散的，可是在愁眠不展的诗人听来却似乎格外响亮、格外清晰，似乎是专冲着困顿潦倒的诗人而来的。这远处寒山寺悠扬的钟声是诗人的主观臆造，还是真的能传到诗人的“客船”？
注意两个现象：一个是“夜半”，另一个是“霜满天”。“夜半”说明了晚上比较寂静，干扰的噪音少，另一个“霜满天”则说明夜晚温度相当低。作者之所以能清晰地听到寒山寺的钟声，除了噪音干扰少，另一个重要的原因是声波的折射。声波从一种介质进入另一种介质或进入同一种介质密度不同的区域时，声波的传播路径会发生弯曲，这种现象称为折射。折射规律遵照折射定律（v1sini=v2sinr）。若声波进入某一空气层时，传播速度变大，则其折射角越小。传播速度的不同必导致声波传播方向发生偏折。
为了说明问题，我们先举个大家熟悉的例子。为什么在“顺风”时会较易听到远处的声音？而在“逆风”时声音会变得微弱？大家都有这样的经验——当你站在逆风的位置，你不论如何高声呼叫，远处的朋友也难以听到你的一言半语，但他的话你却听得一清二楚。难道风把声波吹散了？出乎意料地，这其实与声波的折射现象有关！
声波在空气中传播，顺风时会较快。一般来说，由于地面上有障碍物，所以接近地面时风速会较低，离地面远一些，风速也较高 (图1)。因此当声波顺风传播时，离地面较远的声波走得快一些。由于高低两层地方的声速不同，所以造成折射现象，就好像声波在不同的介质中传播一样。波动的会被折射向声速较慢的地方，顺风时声波会被折射向下，所以传得较远。
相反在逆风时，声波的前进方向与风速相反，声速会被风速减弱，造成上层的声速较下层慢。依照上述的道理，声波便会被折射向上，所以远处的人便很难接收到了 (图2) 。
类似的道理，白天地面温度较高，气温在各气层呈向上递减趋势。由于竖直方向上各气层温度的分布差别，导致声波在各气层传播速度的不同，声音在较暖和的空气中传播速度比在寒冷的空气中快。根据折射定律，可知在白天，声音传播的路径向上弯曲，因而，声音沿地面传播不会很远（图3）。反之，在结霜的晚上，地表气温低，空气密度大，声速小,而高空处空气温度相对高些，因而寒山寺的钟声在向四周传播时是向下拐弯的（图4），易于传到船上。加上夜半时分万籁俱寂，干扰的声音少而小，钟声相对于嘈杂的白天就更容易辨别了。寒山寺的钟声传到数里外的枫桥河畔便不足为怪了。
品唐诗之二 《望庐山瀑布》——“日照香炉”为何“生紫烟”
李白是唐代最著名的诗人，他的诗《望庐山瀑布》像一幅美丽的画卷：
日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川。
飞流直下三千尺，疑是银河落九天。
诗人站在香炉峰下，观看阳光照耀下的庐山香炉峰，一片片紫色的烟雾缭绕着山峰，遥望下落的瀑布就像挂在山前的水面上。那激越的水柱从峭壁上一泻千尺，气势磅礴，恍惚间有如银河从云端坠落。三千飞流，九天直落，具有如此雄浑的气魄与不受限制的想像力，古今恐怕唯有诗仙李白一人吧。倘若你仔细推敲，或许会疑问，“日照香炉”为何“生紫烟”，“烟”是紫色的，可能么？会不会是其它的“烟”？经查阅相关注解，“紫”的确是紫色的意思，“烟”的确是山上水气在阳光照射下形成紫色的烟雾。那么，诗中的“紫烟”会不会是诗人观察失误，还是诗人 “为赋诗词强说‘紫’”,“紫烟”是否客观存在？这似乎是个谜团。
从科学的角度来说，“紫烟”一定条件下是可能存在的。大气中总是含有大量固态和液态的悬浮粒子,如水滴、尘埃、冰晶,各种凝结核以及带电粒子等,它们构成了气溶胶分散系统,通称为“气溶胶”粒子,气溶胶粒子的半径一般在1?滋m至数10?滋m之间。其分布和浓度随季节和纬度而变化,也随高度和气象条件而变化。
米氏(Ｇ.Ｍｉｅ)于1908年对任一尺度的粒子的散射问题进行了精确的计算,结果表明当粒子半径ｒ<0.5?滋m时,粒子对短波的散射比长波强,当0.5?滋m<ｒ<1.4?滋m时,粒子对长波的散射比短波强。当ｒ>1.4?滋m时，在可见光围内散射与波长无关，平常我们所见到的白雾，就是因为空气中存在大量这样大半径的小水滴。而李白当时所观看到香炉峰瀑布周围大气中的“气溶胶”粒子半径很有可能小于0.5?滋m，这些粒子对短波的散射比长波强，即紫光波长最短，散射最强。在该情况下李白观察到的“紫烟”是自然而然的事情了。从“紫烟”二字，我们也可以看出了大诗人李白对大自然的观察是何等细致入微。
其实，古诗中与物理相通的例子数不胜数。就单举与参考系有关的诗歌就有许许多多，诸如“卧看满天云不动，不知云与我俱东”“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”“月在云中穿梭，云从月旁掠过”“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”等等。诸如此类或与物理现象相关，或蕴涵着物理知识、物理规律的诗歌屡见不鲜，仿佛物理到了诗人眼里都是“诗”，“诗”到了物理人眼里都是“理”。
诗和物理本来就是相通的。自然界的景物或现象，都是科学与人文共同的研究对象。当我们带着一种感性的眼光去洞察、去感触，用节奏、韵律的语言来反映，那就成了诗；而当我们带着寻求现象背后本质规律的目的，用理性、科学的思维去观察、去思考、去剖析事物，用“最简洁”的形式，概括出来，这时候就成了物理。诗和物理，一个是艺术，一个是科学，貌似孤立，却紧密相联。正所谓“治学门径本相通，评文论理皆神飞”，科学和艺术本相通，只不过观察的视角不同，表达的形式不同罢了。科学是理性的、严谨的、求真务实的；艺术是感性的、浪漫的、追求美感的。
责任编辑罗峰
品唐诗之一 《枫桥夜泊》——“夜半钟声”能否“到客船”
月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。
姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。
这是唐代诗人张继的《枫桥夜泊》，词句清秀隽永，意境深幽，是一首脍炙人口的千古佳作。该诗从视觉、听觉、触觉三方面描绘出一幅色彩鲜明、情景交融的秋江夜泊图，抒发了一种从未有过的情怀。
最后一句“夜半钟声到客船”，突出钟声的清旷悠扬，也表达了溢满胸怀的羁旅离愁。读到这我们不禁会想，本来夜半钟声是向四面八方传播扩散的，可是在愁眠不展的诗人听来却似乎格外响亮、格外清晰，似乎是专冲着困顿潦倒的诗人而来的。这远处寒山寺悠扬的钟声是诗人的主观臆造，还是真的能传到诗人的“客船”？
注意两个现象：一个是“夜半”，另一个是“霜满天”。“夜半”说明了晚上比较寂静，干扰的噪音少，另一个“霜满天”则说明夜晚温度相当低。作者之所以能清晰地听到寒山寺的钟声，除了噪音干扰少，另一个重要的原因是声波的折射。声波从一种介质进入另一种介质或进入同一种介质密度不同的区域时，声波的传播路径会发生弯曲，这种现象称为折射。折射规律遵照折射定律（v1sini=v2sinr）。若声波进入某一空气层时，传播速度变大，则其折射角越小。传播速度的不同必导致声波传播方向发生偏折。
为了说明问题，我们先举个大家熟悉的例子。为什么在“顺风”时会较易听到远处的声音？而在“逆风”时声音会变得微弱？大家都有这样的经验——当你站在逆风的位置，你不论如何高声呼叫，远处的朋友也难以听到你的一言半语，但他的话你却听得一清二楚。难道风把声波吹散了？出乎意料地，这其实与声波的折射现象有关！
声波在空气中传播，顺风时会较快。一般来说，由于地面上有障碍物，所以接近地面时风速会较低，离地面远一些，风速也较高 (图1)。因此当声波顺风传播时，离地面较远的声波走得快一些。由于高低两层地方的声速不同，所以造成折射现象，就好像声波在不同的介质中传播一样。波动的会被折射向声速较慢的地方，顺风时声波会被折射向下，所以传得较远。
相反在逆风时，声波的前进方向与风速相反，声速会被风速减弱，造成上层的声速较下层慢。依照上述的道理，声波便会被折射向上，所以远处的人便很难接收到了 (图2) 。
类似的道理，白天地面温度较高，气温在各气层呈向上递减趋势。由于竖直方向上各气层温度的分布差别，导致声波在各气层传播速度的不同，声音在较暖和的空气中传播速度比在寒冷的空气中快。根据折射定律，可知在白天，声音传播的路径向上弯曲，因而，声音沿地面传播不会很远（图3）。反之，在结霜的晚上，地表气温低，空气密度大，声速小,而高空处空气温度相对高些，因而寒山寺的钟声在向四周传播时是向下拐弯的（图4），易于传到船上。加上夜半时分万籁俱寂，干扰的声音少而小，钟声相对于嘈杂的白天就更容易辨别了。寒山寺的钟声传到数里外的枫桥河畔便不足为怪了。
品唐诗之二 《望庐山瀑布》——“日照香炉”为何“生紫烟”
李白是唐代最著名的诗人，他的诗《望庐山瀑布》像一幅美丽的画卷：
日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川。
飞流直下三千尺，疑是银河落九天。
诗人站在香炉峰下，观看阳光照耀下的庐山香炉峰，一片片紫色的烟雾缭绕着山峰，遥望下落的瀑布就像挂在山前的水面上。那激越的水柱从峭壁上一泻千尺，气势磅礴，恍惚间有如银河从云端坠落。三千飞流，九天直落，具有如此雄浑的气魄与不受限制的想像力，古今恐怕唯有诗仙李白一人吧。倘若你仔细推敲，或许会疑问，“日照香炉”为何“生紫烟”，“烟”是紫色的，可能么？会不会是其它的“烟”？经查阅相关注解，“紫”的确是紫色的意思，“烟”的确是山上水气在阳光照射下形成紫色的烟雾。那么，诗中的“紫烟”会不会是诗人观察失误，还是诗人 “为赋诗词强说‘紫’”,“紫烟”是否客观存在？这似乎是个谜团。
从科学的角度来说，“紫烟”一定条件下是可能存在的。大气中总是含有大量固态和液态的悬浮粒子,如水滴、尘埃、冰晶,各种凝结核以及带电粒子等,它们构成了气溶胶分散系统,通称为“气溶胶”粒子,气溶胶粒子的半径一般在1?滋m至数10?滋m之间。其分布和浓度随季节和纬度而变化,也随高度和气象条件而变化。
米氏(Ｇ.Ｍｉｅ)于1908年对任一尺度的粒子的散射问题进行了精确的计算,结果表明当粒子半径ｒ<0.5?滋m时,粒子对短波的散射比长波强,当0.5?滋m<ｒ<1.4?滋m时,粒子对长波的散射比短波强。当ｒ>1.4?滋m时，在可见光围内散射与波长无关，平常我们所见到的白雾，就是因为空气中存在大量这样大半径的小水滴。而李白当时所观看到香炉峰瀑布周围大气中的“气溶胶”粒子半径很有可能小于0.5?滋m，这些粒子对短波的散射比长波强，即紫光波长最短，散射最强。在该情况下李白观察到的“紫烟”是自然而然的事情了。从“紫烟”二字，我们也可以看出了大诗人李白对大自然的观察是何等细致入微。
其实，古诗中与物理相通的例子数不胜数。就单举与参考系有关的诗歌就有许许多多，诸如“卧看满天云不动，不知云与我俱东”“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”“月在云中穿梭，云从月旁掠过”“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”等等。诸如此类或与物理现象相关，或蕴涵着物理知识、物理规律的诗歌屡见不鲜，仿佛物理到了诗人眼里都是“诗”，“诗”到了物理人眼里都是“理”。
诗和物理本来就是相通的。自然界的景物或现象，都是科学与人文共同的研究对象。当我们带着一种感性的眼光去洞察、去感触，用节奏、韵律的语言来反映，那就成了诗；而当我们带着寻求现象背后本质规律的目的，用理性、科学的思维去观察、去思考、去剖析事物，用“最简洁”的形式，概括出来，这时候就成了物理。诗和物理，一个是艺术，一个是科学，貌似孤立，却紧密相联。正所谓“治学门径本相通，评文论理皆神飞”，科学和艺术本相通，只不过观察的视角不同，表达的形式不同罢了。科学是理性的、严谨的、求真务实的；艺术是感性的、浪漫的、追求美感的。
责任编辑罗峰