您当前的位置:首 页 > 学习园地 > 物理科普知识

硬币隐身之迷

作者:转载     发布时间:2018-4-26 点击数:101

 在桌子上放着一枚硬币,取一个玻璃杯,把里面盛满水,然后把玻璃杯压在硬币上,这时候,请同学们从杯子的侧面看去,大家会发现,硬币不见了。谁也没有把它拿走,但是从杯口向下望的时侯,硬币还好好的放在那里。

  然后,你趁别人不注意的时候,给玻璃杯底沾上一些水。再请别的同学来重做这个实验。这一回,大家一定会惊奇地发现:这个魔术不灵了,透过玻璃杯的侧壁,同学们总能看到一个闪亮的硬币。假如你不说出这个秘密,恐怕谁也没有办法再使硬币消失。

  利用光的全反射现象可以解释这个有趣的实验。光从空气经玻璃杯底进入水里的时候发生了折射,因为是从光疏媒质进入光密媒质,所以折射光线全都向法线方向靠拢。这使得大部分光线以很大的入射角射向杯子的侧壁,因而发生了全反射。反射的光线又折回水中,从杯口射出,因此从杯子的侧面看不到硬币,而由杯口向下望去,硬币还好好地放在那里。

  做这个实验,应该用口比底大的玻璃杯,而不要用上下一般大的玻璃杯。为什么要这样做,你可以根据光的折射定律想一想。

  杯底和硬币之间沾有水以后,情况就变了:硬币射出的光线从水中穿过杯底再进入杯子里的水中。这种情况下,杯底可以看成是一块平板玻璃,它的上下都是水,光线通过它的时候方向不变。这样,硬币射出的光线到达杯子的侧壁上的时候,一部分光线入射角并不很大,当然不满足全反射条件,这些光线从侧壁上透射出来使你看到杯底下的硬币。有趣的是,如果硬币只有一部分沾上水,而另一部分没有沾上水,那么你就只能看到沾水的一部分。

  还可以用许多其它的方法观察到全反射现象,下面再介绍两个。

  找一个又大又深的脸盆,盛满清水。把一个硬币扔在盆底,然后用一个较重的玻璃杯倒扣住硬币(注意,在向下按玻璃杯的时候,不要让杯中的空气漏出来)。这时候,你再从玻璃杯的侧面望去,就会发现玻璃杯变得不透明了,它的侧面象镜子一样闪着银光,并且映出盆底的印花,而硬币却无影无踪了。

  还可以用另一种方法来做这个实验:把玻璃杯正立在脸盆里,用杯底紧紧压住硬币。你从杯子的侧面望去,也会发现玻璃杯不透明了(注意,不要让水进入杯内,如果杯子里进了水,就变得透明了)。

  别看这些实验做起来很简单,要说清它的道理还要费一番脑筋,你自己想想看。

  利用光在玻璃的内表面上会发生全反射的原理,可以制成光学仪器——全反射棱镜。光线垂直射入棱镜的一个侧面,然后以45°的入射角投射在棱镜的内表面上。由于玻璃的临界角是42°,所以这束光线发生了全反射,反射光从另一个侧面射出来。

  全反射棱镜能让光线转一个90°角,也可以让光线转一个180°角,很象一面镜子一样,可是这是一面没有镀银面的镜子,所以它不怕潮湿。另外,它在反射光的时候光的损失也很少,更没有平面镜多次反射形成很多个像的毛病。因为有这些优点,在科学研究中常用它代替平面镜来改变光的方向。

  钻石之所以光彩夺目,也是由于光的全反射。钻石是非常珍贵的宝石,它又叫金刚石。天然金刚石并不都是非常美丽的,必须经过人的加工,才能光彩夺目。

  金刚石的一种式样有五十多个棱边。假如有一条光线从金刚石的上面射入,由于金刚石折射率很大,临界角很小,所以绝大部分光线会在它众多的内表面上发生全反射,于是,各个方向上,都有它反射的光线,所以看起来总是晶莹透亮,闪闪发光,十分迷人。

  用其它宝石或玻璃按同样形状制成的仿制品,都赶不上金刚石光彩夺目,其原因是其它宝石的折射率都比金刚石小,因而临界角大,光线在宝石内没有在金刚石里那么容易发生全反射。

本文共1页 

关闭窗口
主办单位:上海市物理学会 上海市教育学会物理教学专业委员会
协办单位:上海市物理业余学校
Copyright@http://www.phsky.net all rights reserved
沪ICP备11029655号
当前在线人数:1532;累计访问人数:33501495