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为什么伸进水里的铅笔看起来像是断了一样?

科普中国2015-12-30 23:30我要吐槽

生活中,大家有没有注意到这么一种现象,即放进水里的铅笔或是筷子,看起来像是断了一样,而实际上还是完好无损。这是为什么呢?

实际上是因为光在水中发生了折射。我们都知道光是直线传播的。但是当光从一种介质传到另一种介质时,光便不会再沿着直线传播了,而是发生了改变,我们把这种改变叫作折射。这里面有两点是需要注意的:第一,当光从一种物质传到另一种物质时,这里的介质是指透明介质,想想,如果是不透明的,光传播不过去啊。第二,在两种介质的交界处发生折射。因此,伸进水里的铅笔看起来像是断了一样。

从一种介质传到另一种介质时,光线发生了改变不再按直线传播的原因是因为两种介质的密度不同。那么当同一种介质时,如果密度不均匀会不会发生折射呢?答案当然是肯定的。实际上包围在地球上面的空气也是不均匀的,因此光在通过不均匀的大气时,也会发生折射。夜晚,当我们仰望繁星点点的夜空时,会发现星星一闪一闪的,像是在眨着眼睛。这背后的原理便也是折射。星光在通过密度不均匀的大气时,发生了折射。其中有一部分的光折射到我们的眼里,我们便看到了。有一部分的光不能折射到我们的眼里,我们便看不到。这就造成了星星一闪一闪的。

生活中,还有一种现象——海市蜃楼,其背后的科学原理也是折射。首先解释一下什么叫海市蜃楼?这个名称是由于古代不发达,古人的一种不科学的解释,即海中的蛟龙吞吐气体所形成的景观。那是什么样的景观呢?在沿海或者沙漠,向远方望去的时候,会看到一些山峰、楼宇、集市等。实际上,这就是光在传播的过程中,由于空气中的密度不均匀,改变了光的传播方向,发生了明显的折射,使远处的景物折射在半空中形成一种幻景(实际上是不存在的)。

生活中还有哪些折射现象呢?

当我们在观察一个池塘时,会感觉这个清澈见底的池塘水很浅。其实,并不是这样的。这是因为发生了折射产生的一种错觉,只是感觉着浅而已,这也是每年发生很多溺水事故的原因了。同样的,我们都有过捕鱼的经历。有经验的捕鱼人都知道,你看到鱼的位置实际上并不是鱼真正的位置,而是应该在其偏上的位置。你所看到的只是鱼的虚像而已,这也是折射的原因。在游泳池中,会感觉游泳池外的人变高,这种现象也是光的折射。另外,还有彩虹的现象,当光照射在小水珠的时候,光发生了折射以及反射,于是便有了漂亮的彩虹。另外,凸透镜凹凸镜都是利用光的折射来聚光的。幻灯片、投影仪照相机、老花镜、近视镜等等,都是利用了光的折射原理。

作者:王懿

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