“潭清疑水浅”

孙雪娟

我国有很多描述大自然美景的诗词.诗词中也显示了古人对自然界的认识.隐含着物理知识.例如“潭清疑水浅”这句诗描述的是俯首碧潭，水清见底，看起来似乎潭水很浅的样子，而实际上，潭水远比看起来的要深.这是光的折射现象.

一、光的折射现象

光的折射是指光由一种介质斜射入另一种介质时.光的传播方向发生改变的现象.让一束光从空气中斜射入水中.观察到光束进入水中以后传播方向发生了偏折.

为了方便研究.我们仿照光的反射现象引入入射光线、折射光线、入射点.如图1.以经过入射点O并垂直于水面的直线NO为法线.入射光线和法线的夹角叫作入射角.折射光线和法线的夹角叫作折射角.

折射现象最显著的特征就是光从一种介质进入另一种介质.这是判断是否是折射现象的一个重要依据.

例1 下列属于光的折射现象的是（ ）.

A.坐井观天.所见甚小

B.从鱼缸侧面看鱼.发现鱼会变大

C.“猪八戒”照镜子。里外不是人

D.漫步在巴河的滨江大道.看到岸边垂柳在水中的倒影

解析：坐井观天，所见甚小，这是由于光在同种均匀介质中沿直线传播；从鱼缸侧面看鱼.发现鱼会变大，能看到鱼，是因为鱼反射的光经过水、鱼缸、空气进入了人的眼睛，可见是光的折射现象；照镜子是平面镜成像，垂柳在水中的倒影也是平面镜成像，都是光的反射现象.

答案：B

二、光的折射实验探究

在探究光的折射规律时，为了能看到光路，需要在空气中加一些烟雾，在水中滴几滴牛奶，这是为了能增加光的漫反射.

实验过程中发现如果光从空气斜射入另一种介质时。折射光线会向法线方向偏折，如图1；但是如果光从空气垂直射人另一种介质，传播方向不变，如图2.由此可以得出，光发生折射的条件是：光从一种介质斜射入另一种介质.

观察实验可得出光在折射时的规律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内：折射光线和入射光线分居法线两侧：当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射角增大时，折射角会随之增大.当光从空气垂直射入水中或其他介质中时.传播方向不变.在发生光的折射时.光路是可逆的.

需要注意的是，由于折射角是由入射角决定的。所以在比较折射角和入射角的大小关系时.只能说折射角大于入射角或者折射角小于入射角.而不能说入射角大于折射角或者入射角小于折射角.

例2 某同学在做“探究光的折射特点”实验.如图3是光从空气斜射入水中时的光路，实验中发现，折射光线、入射光线和法线在同一平面内.折射光线和入射光线分别位于法线的两侧.通过实验还得到表1所示数据.

（1）分析表中数据，可得出结论：

①光从空气斜射到水面时，将同时发生________和___________现象；

②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的增大而__________，折射角_________（填“大于”“等于”或“小于”）入射角.当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零.

（2）该同学根据上述实验中的发现和结论②，总结出了光的折射特点.请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价.

是否存在不足？答：_________（填“是”或“否”）.请简要说明理由：_________.

解析：（1）光从空气斜射到水面时，水面同时充当反射时的反射面和折射时的两种介质的界面.由表中的数据可知，光从空气斜射入其他介质中时，折射角小于入射角，而且，当入射角增大时，折射角也增大.当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零.（2）本实验次数太少。结论具有偶然性.多次测量是为了获得多组数据，得出普遍性的结论，故，应换用其他透明介质再做此实验.使得出的结论更具普遍性.

答案：（1）①反射 折射 ②增大 小于

（2）是 五次实验数据正确，但没有换用其他透明介质做此实验

三、光的折射规律的应用

用光的折射规律可以解释生活中很多问题和现象.例如文章开始提到的“潭清疑水浅”.如图4所示.人能看到水下的物体.是因为水下物体发出或者反射的光从水中射向空中进入了人的眼睛.光从水中斜射入空气的过程中发生了折射现象.折射光线偏离法线.可是人的眼睛不会认为光线偏折了，而是感觉物像来自直线方向.即眼睛接收到的光线的反向延长线的交点位置.所以，潭水看起来比实际要浅一些.同理.叉鱼时应该对准看到的鱼的下方、插在水中的筷子向上弯折、透过玻璃砖看到钢笔错位等.都是光的折射现象.

例3 炎热的夏天开车行驶在公路上.常觉得公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影。但当车行驶至该处时.水却消失了.出现这种现象是因为光的（ ）.

A.漫反射

B.镜面反射

C.折射

D.直线传播

解析：因为不同的空气层有不同的密度.所以光线在路面上方的空气中传播时会发生折射现象.远处物体的光经路面上方的空气传播.发生折射后进入人的眼睛，人由于错觉始终认为光沿直线传播。所以看到“公路远处似乎有水，水中还有汽车、电杆等物体的倒影”，这是汽车、电杆等物体的虚像.C符合题意.

答案：C

责任编辑 程哲endprint