魔杯的秘密

李夢飛

同學們，某幅畫里有四條并排的小魚，魚頭都是朝著同一個方向的，如果我說，我有一個魔杯，只要魚見到它就會轉過身來你相信嗎？想知道其中的玄機嗎？請跟我一探究竟。

1.實驗設計

實驗目的：了解凸透鏡成像原理及應用。

實驗材料：彩紙、筆、膠水、上下一樣粗的玻璃杯、水、白色板。

2.實驗步驟

（1）用筆分別在4張彩紙上畫四條長約5 cm的小魚（如圖1）。

（2）將4張彩紙并排貼在白色板上，確保魚頭朝同一方向（如圖2）。

（3）用裝滿水的玻璃杯距離小魚一定距離，觀察實驗現象。

3.觀察思考

當玻璃杯放置于距離小魚適當的位置，我們只要順著魚頭的方向輕輕移動這只裝滿水的玻璃杯，就會發現一旦能通過玻璃杯看到小魚，小魚就跟著了魔似的轉過身來（如圖3），難道這真是一只能讓小魚活起來的魔杯嗎？如果我告訴你，這只是一個再尋常不過的玻璃杯時，你又能解釋其中的緣由嗎？

4.拓展延伸

光的折射普遍存在于我們的生活之中，光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生改變，這就是光的折射。凸透鏡成像就是利用了這個原理，在上述實驗中。可以將玻璃杯與水看作一個整體，裝滿水的玻璃杯屬于中央厚邊緣薄的凸透鏡，魔杯正是利用了凸透鏡成像規律，只要小魚在焦點之外（即u>f），在水杯另一側便會形成顛倒的實像，實像有放大、等大、縮小三種，物距越小，像距越大，實像越大。

看到這里，細心的你一定會發現：小魚透過玻璃杯所成的像只是左右顛倒，這與凸透鏡所成的實像是左右、上下都顛倒的不同，這是為什么呢？這是因為凸透鏡是中央厚邊緣薄的鏡片，光線通過鏡片的折射是全方位的：而裝水的杯子上下一樣粗，光線只在杯子的兩側發生折射，在杯子中央上下的部位并不發生折射，故影像不會上下顛倒。

責任編輯：程哲endprint