魔杯的秘密

李夢(mèng)飛

同學(xué)們，某幅畫里有四條并排的小魚，魚頭都是朝著同一個(gè)方向的，如果我說，我有一個(gè)魔杯，只要魚見到它就會(huì)轉(zhuǎn)過身來你相信嗎？想知道其中的玄機(jī)嗎？請(qǐng)跟我一探究竟。

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馔雇哥R成像原理及應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)材料：彩紙、筆、膠水、上下一樣粗的玻璃杯、水、白色板。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）用筆分別在4張彩紙上畫四條長(zhǎng)約5 cm的小魚（如圖1）。

（2）將4張彩紙并排貼在白色板上，確保魚頭朝同一方向（如圖2）。

（3）用裝滿水的玻璃杯距離小魚一定距離，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.觀察思考

當(dāng)玻璃杯放置于距離小魚適當(dāng)?shù)奈恢茫覀冎灰樦~頭的方向輕輕移動(dòng)這只裝滿水的玻璃杯，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一旦能通過玻璃杯看到小魚，小魚就跟著了魔似的轉(zhuǎn)過身來（如圖3），難道這真是一只能讓小魚活起來的魔杯嗎？如果我告訴你，這只是一個(gè)再尋常不過的玻璃杯時(shí)，你又能解釋其中的緣由嗎？

4.拓展延伸

光的折射普遍存在于我們的生活之中，光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變，這就是光的折射。凸透鏡成像就是利用了這個(gè)原理，在上述實(shí)驗(yàn)中。可以將玻璃杯與水看作一個(gè)整體，裝滿水的玻璃杯屬于中央厚邊緣薄的凸透鏡，魔杯正是利用了凸透鏡成像規(guī)律，只要小魚在焦點(diǎn)之外（即u>f），在水杯另一側(cè)便會(huì)形成顛倒的實(shí)像，實(shí)像有放大、等大、縮小三種，物距越小，像距越大，實(shí)像越大。

看到這里，細(xì)心的你一定會(huì)發(fā)現(xiàn)：小魚透過玻璃杯所成的像只是左右顛倒，這與凸透鏡所成的實(shí)像是左右、上下都顛倒的不同，這是為什么呢？這是因?yàn)橥雇哥R是中央厚邊緣薄的鏡片，光線通過鏡片的折射是全方位的：而裝水的杯子上下一樣粗，光線只在杯子的兩側(cè)發(fā)生折射，在杯子中央上下的部位并不發(fā)生折射，故影像不會(huì)上下顛倒。

責(zé)任編輯：程哲endprint