Question

光的折射

Answer 1

      我曾经记得有一件事情：

      有一天我从学校放学回来（那时候应该还是幼儿园），突然感觉口渴，想喝点水，于是我就去到了一杯水，然后把一根筷子放了进去（我也不知道我当时为什么要放筷子），结果放进去的时候，突然神奇的事情发生了：

      我着急的叫妈妈：妈妈！这个筷子断了！快来看看怎么回事！为什么会断？

      当时，妈妈肯定也交不了我为什么会这样，于是她就把筷子从水里拿出来让我看：

      最后我发现，筷子果然没有断！

      以上现象其实在我们生活中是特别常见的，筷子在水中呈现出了断层的感觉，两个部分被水表面分割开了。但是如果你把筷子拿起来，发现它还是完整的一根筷子。那么这类现象属于什么现象呢？

      这类现象非常多，有不少相似之处，其实属于一种现象。我们平时知道的光在同一种介质中是由直线传播的，而这时候是光在空气中直线传播的过程中，当经光从一种介质传播到另一种介质时，光的传播方向发生了改变、偏折，这种现象就称为光的折射。

      那么光有什么样的折射规律呢？我们是怎么看道的？什么情况下才可以实现光的折射？我们得通过实验来论证：

      我的问题是：光有什么样的折射规律？

      我的猜想是：光的折射规律遵从入射角大于折射角。

      实验目的：证明光入射角大于折射角（捎带发现其他规律）。

      设计实验：

      实验仪器：激光笔，装满水的大缸子，夜晚或黑暗的房间（这样可以更清楚的看到光线）。

      实验步骤：将水倒入缸子中，待它平静。然后射入激光笔光线：

      然后我又多做了几组：

      我观察到，当空气中的光线射入水中时，光线发生了偏折，射向了另一个方向，没有与空气中的光线呈一条直线。折射线也在随着入射线的变化而变化，偏折的方向也会变得不同。

      由于我们还不知道它们的名词，先暂且空气中的光线命名为起射线（不过我觉得这束光是射入了另一个介质，应该把它称为入射线），将水中的光线命名为折射线，再将垂直于水平面、位于起射线与折射线的线命名为法线，因为它可以决定他与入射线和他与折射线之间的角，像一个法官一样控制着人民，所以我们把他命名为法线。如下图：

      当然，我在做实验的时候也顺便拿量角器量了一下图中所描述的两个角度，并且我也都做了几组数据：

      我发现不管什么时候，从空气射入水的折射光线的折射角永远比入射角小，并且折射角随着入射角的变化而变化。但是当激光笔的光线与水平面平行时，而且我还发现，不管怎么调整，法线、入射线、折射线永远都在一个平面上，三线一面。入射线与折射线永远都在法线的两侧。

      实验结果：光的入射角竟然大于光的折射角，三线不管什么时候都在同一个平面上，入射线与折射线永远在法线的两侧。

      实验结论：

      1.光的入射角大于光的折射角。

      2.三线一面。

      3.入射线与折射线永远在法线的两侧。

      4.三线在一条垂直的线上。

      OK，我们了解了光的折射规律，但是你有没有想过光为什么可以折射？其实这与我们生活中开车的道理一样。车在平滑的路上就是走得快，在凹凸不平的路上就走的特别慢。光也一样，在空气中传播的快，在液体中传播的慢，就是因为速度造成了光的折射现象。光在同一个均匀的介质中传播就是直线传播，但是光从一种介质射入另一种介质时，就会发生折射现象。

      在生活中，我们去游泳馆时，经常看到泳池的地面并不深，但是我们跳下去会发现并不是看上去那么浅，这就是因为光的折射而造成的。光线从空气中深入水中，再从水中反射到我们的眼睛里，都经过了空气与水的“交界线”，所以我们看上去才会感到浅。

      当你的身高足够高时，站在游泳池里面从空气中看水里面的脚，就会感到脚怎么突然变短了？其实这也是光的折射现象：

    这里我就不再多做解释了，我讲过的哦！

      OK，这就是光的折射现象了，你学会了吗？