“潭清疑水淺”

孫雪娟

我國有很多描述大自然美景的詩詞.詩詞中也顯示了古人對自然界的認識.隱含著物理知識.例如“潭清疑水淺”這句詩描述的是俯首碧潭，水清見底，看起來似乎潭水很淺的樣子，而實際上，潭水遠比看起來的要深.這是光的折射現象.

一、光的折射現象

光的折射是指光由一種介質斜射入另一種介質時.光的傳播方向發生改變的現象.讓一束光從空氣中斜射入水中.觀察到光束進入水中以后傳播方向發生了偏折.

為了方便研究.我們仿照光的反射現象引入入射光線、折射光線、入射點.如圖1.以經過入射點O并垂直于水面的直線NO為法線.入射光線和法線的夾角叫作入射角.折射光線和法線的夾角叫作折射角.

折射現象最顯著的特征就是光從一種介質進入另一種介質.這是判斷是否是折射現象的一個重要依據.

例1 下列屬于光的折射現象的是（ ）.

A.坐井觀天.所見甚小

B.從魚缸側面看魚.發現魚會變大

C.“豬八戒”照鏡子。里外不是人

D.漫步在巴河的濱江大道.看到岸邊垂柳在水中的倒影

解析：坐井觀天，所見甚小，這是由于光在同種均勻介質中沿直線傳播；從魚缸側面看魚.發現魚會變大，能看到魚，是因為魚反射的光經過水、魚缸、空氣進入了人的眼睛，可見是光的折射現象；照鏡子是平面鏡成像，垂柳在水中的倒影也是平面鏡成像，都是光的反射現象.

答案：B

二、光的折射實驗探究

在探究光的折射規律時，為了能看到光路，需要在空氣中加一些煙霧，在水中滴幾滴牛奶，這是為了能增加光的漫反射.

實驗過程中發現如果光從空氣斜射入另一種介質時。折射光線會向法線方向偏折，如圖1；但是如果光從空氣垂直射人另一種介質，傳播方向不變，如圖2.由此可以得出，光發生折射的條件是：光從一種介質斜射入另一種介質.

觀察實驗可得出光在折射時的規律：折射光線、入射光線和法線在同一平面內：折射光線和入射光線分居法線兩側：當光從空氣斜射入水或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折，折射角小于入射角；當入射角增大時，折射角會隨之增大.當光從空氣垂直射入水中或其他介質中時.傳播方向不變.在發生光的折射時.光路是可逆的.

需要注意的是，由于折射角是由入射角決定的。所以在比較折射角和入射角的大小關系時.只能說折射角大于入射角或者折射角小于入射角.而不能說入射角大于折射角或者入射角小于折射角.

例2 某同學在做“探究光的折射特點”實驗.如圖3是光從空氣斜射入水中時的光路，實驗中發現，折射光線、入射光線和法線在同一平面內.折射光線和入射光線分別位于法線的兩側.通過實驗還得到表1所示數據.

（1）分析表中數據，可得出結論：

①光從空氣斜射到水面時，將同時發生________和___________現象；

②光從空氣斜射到水面時，折射角隨入射角的增大而__________，折射角_________（填“大于”“等于”或“小于”）入射角.當光從空氣垂直射到水面時，折射角等于零.

（2）該同學根據上述實驗中的發現和結論②，總結出了光的折射特點.請你對該同學通過上述探究實驗得出光的折射特點的過程作出評價.

是否存在不足？答：_________（填“是”或“否”）.請簡要說明理由：_________.

解析：（1）光從空氣斜射到水面時，水面同時充當反射時的反射面和折射時的兩種介質的界面.由表中的數據可知，光從空氣斜射入其他介質中時，折射角小于入射角，而且，當入射角增大時，折射角也增大.當光從空氣垂直射到水面時，折射角等于零.（2）本實驗次數太少。結論具有偶然性.多次測量是為了獲得多組數據，得出普遍性的結論，故，應換用其他透明介質再做此實驗.使得出的結論更具普遍性.

答案：（1）①反射 折射 ②增大 小于

（2）是 五次實驗數據正確，但沒有換用其他透明介質做此實驗

三、光的折射規律的應用

用光的折射規律可以解釋生活中很多問題和現象.例如文章開始提到的“潭清疑水淺”.如圖4所示.人能看到水下的物體.是因為水下物體發出或者反射的光從水中射向空中進入了人的眼睛.光從水中斜射入空氣的過程中發生了折射現象.折射光線偏離法線.可是人的眼睛不會認為光線偏折了，而是感覺物像來自直線方向.即眼睛接收到的光線的反向延長線的交點位置.所以，潭水看起來比實際要淺一些.同理.叉魚時應該對準看到的魚的下方、插在水中的筷子向上彎折、透過玻璃磚看到鋼筆錯位等.都是光的折射現象.

例3 炎熱的夏天開車行駛在公路上.常覺得公路遠處似乎有水，水中還有汽車、電桿等物體的倒影。但當車行駛至該處時.水卻消失了.出現這種現象是因為光的（ ）.

A.漫反射

B.鏡面反射

C.折射

D.直線傳播

解析：因為不同的空氣層有不同的密度.所以光線在路面上方的空氣中傳播時會發生折射現象.遠處物體的光經路面上方的空氣傳播.發生折射后進入人的眼睛，人由于錯覺始終認為光沿直線傳播。所以看到“公路遠處似乎有水，水中還有汽車、電桿等物體的倒影”，這是汽車、電桿等物體的虛像.C符合題意.

答案：C

責任編輯 程哲endprint