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箭头为什么反转了?

绝对不用掉包,绝对不用换材料,绝对没有做手脚,但你就是眼睁睁地看着原本正向的箭头颠倒了方向,这是怎么回事呢?还是让科学告诉你吧!

材料:

 

一张白纸,黑色记号笔,玻璃杯,清水

 

操作步骤:

 

  1. 在白纸上,用黑色记号笔画出两个同样方向的箭头,箭头的大小以肉眼可以距离一米左右的距离清晰看见为佳。
  2. 展示一下白纸给你的观众们看,上下两个黑色的箭头并没有特别的。
  3. 拿一个圆形的玻璃杯,放置在桌子中央。
  4. 将刚才画了箭头的白纸再次展示给观众们看,让观众们可以透过水杯观察下面的箭头,观众们这个时候会发现箭头有些大小上的变化,但是方向依然没有变。
  5. 将玻璃杯注满清水。
  6. 再一次,将画着两个箭头的白纸呈现给观众们。这一次,在展示的时候要缓缓地将纸张向下移动,最终,让观众们的视线需要透过注满水的玻璃杯才能看到白纸上下面的那个箭头。奇迹,就在这个时候出现了。原本纸上两个指向同样方向的箭头,下面的那个突然转向了,而且细心的观众会注意到,不仅箭头不仅转向,连形状和大小也都有一些变化。

 

实验原理:

 

这个看似神秘的操作背后,有一个简单的物理学原理——光的折射。在自然界中,声音和光线都是通过“波”这种形式来传播的,在不同的介质之间进行传播时,波就会发生折射。在这个操作中,光线会从纸上的箭头出发,穿过空气这个介质到达玻璃杯,玻璃就是区别于空气的不同介质了,但是因为玻璃杯的杯壁比较薄,所以对光线的折射程度并不大。在你使用没有注水的玻璃杯展示的时候,箭头的性状和大小的变化,就是由于光线穿过玻璃杯的两个两次杯壁之后,再进入观众眼中发生折射导致的。等玻璃杯内注入水后,水这种介质对光也会发生折射,因为水的量比较多,所以产生的折射现象也更明显,等箭头的光线经过折射再次进入观众眼中时,整个方向都颠倒了过来。

 

实验升级:

 

你可以尝试使用不同形状的玻璃杯和不同容积的玻璃杯来重复这个实验,实验结果一样吗?为什么呢?

参考:

http://coolscienceexperimentshq.com/light-refraction/

本文发表于《知识就是力量》8月刊

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