箭頭為什么反轉(zhuǎn)了？

段玉佩

絕對(duì)不用掉包，絕對(duì)不用換材料，絕對(duì)沒(méi)有做手腳，但你就是眼睜睜地看著原本正向的箭頭顛倒了方向，這是怎么回事呢？還是讓科學(xué)告訴你吧！

實(shí)驗(yàn)材料

一張白紙，黑色記號(hào)筆，玻璃杯，清水

實(shí)驗(yàn)步驟

在白紙上，用黑色記號(hào)筆畫(huà)出兩個(gè)同樣方向的箭頭，箭頭的大小以距離一米左右時(shí)肉眼可以清晰看見(jiàn)為佳。

將白紙展示給你的觀眾們看一下，上下兩個(gè)黑色的箭頭并沒(méi)有特別的。

拿一個(gè)圓形的玻璃杯，放置在桌子中央。你可以讓觀眾們透過(guò)水杯觀察一下畫(huà)在下面的箭頭，但這個(gè)時(shí)候觀眾們會(huì)發(fā)現(xiàn)箭頭只有些大小上的變化，方向卻依然沒(méi)有變。然后，將玻璃杯注滿清水。

再一次，將畫(huà)著兩個(gè)箭頭的白紙呈現(xiàn)給觀眾們。這一次，在展示的時(shí)候要緩緩地將紙張向下移動(dòng)。

最終，觀眾們需要透過(guò)注滿水的玻璃杯才能看到白紙上位于下方的那個(gè)箭頭。奇跡，就在這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)了。原本紙上兩個(gè)指向同樣方向的箭頭，下面的那個(gè)突然轉(zhuǎn)向了，而且細(xì)心的觀眾還會(huì)注意到，箭頭不僅轉(zhuǎn)向了，連形狀和大小也都有一些變化。

實(shí)驗(yàn)原理

這個(gè)看似神秘的操作背后，有一個(gè)簡(jiǎn)單的物理學(xué)原理——光的折射。在自然界中，聲音和光線都是通過(guò)“波”這種形式來(lái)傳播的。光在不同的介質(zhì)之間進(jìn)行傳播時(shí)，波就會(huì)發(fā)生折射。在這個(gè)操作中，光線會(huì)從紙上的箭頭出發(fā)，穿過(guò)空氣這個(gè)介質(zhì)到達(dá)玻璃杯，玻璃就是區(qū)別于空氣的不同介質(zhì)了，但是因?yàn)椴ＡП谋诒容^薄，所以對(duì)光線的折射程度并不大。在你使用沒(méi)有注水的玻璃杯展示的時(shí)候，箭頭的形狀和大小的變化，就是由于光線兩次穿過(guò)玻璃杯的杯壁之后，再進(jìn)入觀眾眼中發(fā)生折射導(dǎo)致的。等玻璃杯內(nèi)注入水后，水這種介質(zhì)對(duì)光也會(huì)發(fā)生折射，因?yàn)樗牧勘容^多，所以產(chǎn)生的折射現(xiàn)象也更明顯，等箭頭的光線經(jīng)過(guò)折射再次進(jìn)入觀眾眼中時(shí)，整個(gè)方向都顛倒了過(guò)來(lái)。

實(shí)驗(yàn)升級(jí)

你可以嘗試使用不同形狀或者不同容積的玻璃杯來(lái)重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣嗎？為什么呢？