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水中的折射

水中的折射. Sal Khan 创建

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在讲数学运算比较多的斯涅尔定律例题前 我想先从直观意义上解释一下 这个吸管看起来为什么会弯曲 我首先画一个简单版本的图像 这是杯子的侧面轮廓 我只能画这么好 下面画吸管 首先画出吸管的真实所在处 吸管靠着杯子边缘下来 实际没有弯曲 向这样一直到杯子底部 然后像这样 上面这里确实有一个弯曲 不过这和我们要讲的内容无关 这一节我要讲的是 我们看这里时 为什么吸管看起来像弯曲了一样 这都是因为光线的折射 下面这里吸管的光从一种介质到另一种时会发生变化 一般而言 我们知道 光在水中传播比在空气中慢 水中较慢 空气中较快 想想会怎样 让我画两条来自吸管上这一点的光线 一条光线像这样 我随便选个方向 像这样 光线从较慢介质到较快介质 会发生什么 光到这里时 光线左边会比右边提前到达空气中 我使用过汽车的比方来考虑光线如何弯曲 你可以把它想成汽车 也可以想成行进队列 行进队列的左侧比右侧更先出去 开始更快移动 所以这里会朝右侧偏 再画一条光线 假设光线还是从这一点出发 这样一条光线 它也会往右偏 假设人眼在这里看 鼻子等部分也画出来 向下看时 此人会觉得光线从哪来 假设他的眼睛大到能同时捕获两条光线 此人会觉得光线从哪来 反向延长这两条光线 假设光线是直线传播的 人脑会这样处理 人脑会假设光线是沿这条线直线传过来的 人脑会假设光线是沿这条线直线传过来的 紫红色这条射线也是 在观察者看来 吸管上这一点在这里 如果对吸管上多个点做同样处理 吸管上这个点看起来会在这里 吸管上这个点看起来会在这里 对于观察者 吸管看起来是这样的 像弯曲了一样 虽然光线是从这里出来 但因为弯曲 往回追踪光线时 会聚于此 但因为弯曲 往回追踪光线时 会聚于此 光线从这一点出来 但会弯曲 人脑会从新方向往回推断 认为光线从这里出来 因此对于观察者 这一点看起来正好在这里 虽然光线是从下面发出的 这就是吸管看起来弯曲的原因 这都是因为折射 光线从较慢介质到较快介质 但愿你们觉得这很有趣 下一节 我将举例讲解斯涅尔定律 让你们更熟悉数学运算