泡在水里的筷子,是被“折断”了吗?
光在水面拐了个弯再进你的眼睛,于是全世界最温柔的“骗局”发生了。
把一根筷子斜插进装满水的玻璃杯,从侧面看:筷子在水面处“折断”了,水下部分还悄悄向上抬了一截。捞出来,完好无损。骗子不是筷子,是光——它在水面拐了个弯,才肯进你的眼睛。
你知道吗
很多人不知道:彩虹其实是一个完整的圆。我们在地面上通常只看到上半段,因为下半圆被大地挡住了;坐飞机时若运气好,能看见一个整圆悬在云层上,中心正对着太阳的反方向。
光为什么会拐弯?
光在不同介质里跑得不一样快:在空气里接近每秒三十万公里,进水里立刻降到约四分之三。速度一变,方向就在交界面上偏折,这就是折射——光从空气斜射入水,折射角小于入射角,折向法线。你看到的“筷子断口”,其实是水下部分经折射成的像被“抬高”了:真实的筷子在你看到的位置下方。雨后的彩虹则是阳光钻进小水滴,折射、反射再折射,白光里不同颜色的光偏折程度不同,被拆成了七色。
把玻璃磨出弧面,就能精细地“指挥”折射:凸透镜中间厚边缘薄,能把平行光会聚到一点,放大镜、投影仪、老花镜靠它;凹透镜中间薄边缘厚,让光发散,近视镜的主角就是它。你的眼睛里就长着一枚活的凸透镜——晶状体。近视的眼轴太长,像成在视网膜前面,眼前架一片凹透镜先把光发散一点,像就被推回视网膜上,世界重新清晰。
- 反射:光碰到界面被弹回,镜子每天的功课
- 折射:进入新介质速度变了,方向跟着偏
- 色散:白光被折射拆成七彩,彩虹的原理
- 凸透镜:会聚光线,放大镜与老花镜的心脏
- 凹透镜:发散光线,近视镜的专用零件
几片玻璃掀翻的两场革命
1609 年,伽利略把两片透镜装进一根管子,造出了自己的望远镜;第二年他把它指向夜空,看见了木星的卫星和月面的环形山——“天上”从此不再只属于神话;几十年后,列文虎克用一颗小小的玻璃珠磨出显微镜,看见了雨水里游动的微生物,“小”的世界也打开了。今天互联网的血管——光纤,则是让光在玻璃丝内壁一次次全反射,把信号锁在丝里跑到千公里外:从看清水杯里的筷子,到点亮整个信息时代,用的都是同一件事——光的折射。
想一想:渔民叉鱼时,鱼叉总是朝看到的鱼的下方扎,为什么?傍晚的落日看起来被压得扁扁的,又和大气折射有什么关系?下次去水族馆,不妨隔玻璃观察同一条鱼从不同角度的位置变化。
一叶障目,不见泰山。——《鹖冠子》
