装满水的脸盆,斜看时为什么觉得水变浅了
你会游泳吗?在酷暑炎夏,见到了那小溪的清清流水,即使不会游泳,你看看溪水最多不过1米多深,也想跳下去痛痛快快地洗个澡吧!假若你真的这样粗心大意,那是很危险的。原来估计不过齐胸深的水,一跳下去竟然差点儿淹没了你的鼻子尖。要是你上岸再仔细地观察一下,溪水却依然不过1米多深,这是什么道理呢?
其实这种怪事,你在家里也能见到。不信,你可以拿个脸盆装满水,在旁边斜着看看,从水面到脸盆底的深度不也突然变浅了吗?
这种奇怪的现象,究竟是怎样发生的呢?
要想彻底弄明白它的真相,还得摸清楚光的一些脾气。原来,光在同一种媒质中总是抄捷径——直线走的,光的这一规律在我国古代墨经〉〉一书中就有精辟的文字记载。可是,当它从一种媒质进入另一媒质时,譬如从空气到水或者由水到空气,由于光在这两种媒质中的传播速度不同,它在分界面上只得转个弯,沿一条折线跑了。光的这种屈折现象,叫做光的折射。溪水和脸盆变浅,正是光的这个特性所造成的。
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你看,从小溪底上的石块、砂砾射来的光线,到了水与空气的分界面上就改变了原来直线的方向,它向水面偏折了一个角度。我们眼睛所看到的,正是这股已经偏转了方向的光线。但是,眼睛没有觉察出来,还以为这光线是沿直线射来的,而误把这股转了向的光线的延长线所汇交成的溪底的虚像,当作真正的溪底。这样,溪水不就顿时变浅了吗?脸盆变浅了的道理也正是这样。
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那么,垂直于水面来看脸盆,为什么脸盆又不变浅呢?原来光线还有一个脾气,那就是当它沿垂直于分界面的路线,从一种媒质进入另一媒质时,光就可以不转向,也就是说这时偏折的角度等于零。无怪我们在看装满水的脸盆时,越斜看就变得越浅;要是走近一些看,脸盆仿佛又变深了许多哩!
光线耍的把戏,就象魔术师变戏法一样没个完。当我们认清了光的种种脾气,就不再会受它欺骗了。看,有经验的渔夫用鱼叉叉鱼时,他决不会朝着鱼下叉,因为这只不过是鱼的虚像;他必定是向着略近和略深一些的地方用力刺去,这样,一条活蹦活跳的鱼就被牢牢地叉住了。