首頁 在光學世界裏

§第三節 光還會拐彎走路

光在空氣裏無拘束地一直向前跑,跑著跑著,半路上如果碰到了水,就一頭紮進去,繼續前進。不過,光在水裏行動就困難多了,這裏的阻力大,它隻好改變方向了。光從空氣裏斜射入水中,在空氣和水的分界麵處就分成了兩個部分:一部分光改變了原來的方向,回到空氣裏繼續傳播,水麵上的反光或耀光現象,就是這部分光造成的;另一部分光也改變了原來的方向,而進入水中繼續傳播。這種現象,在物理學上稱為“光的折射”。

光發生折射的現象,我們在生活中常常會見到。例如,沏一杯白糖水,用小勺攪化,當小勺斜插在剩半杯水的杯子裏時,從水杯外麵看去,勺把在水麵上下的兩部分好象折斷了。又如,我們走到河邊,水清清的,連河底的石子兒都看得清清楚楚的,水好象挺淺,看樣子也就是幾寸深,可是走進去,河水卻一下子沒過了腿肚子。

我們還可以做一個簡單的實驗。端來半盆清水,把一枚硬幣投入水中,它一下子便落到了盆底。然後,眼睛看著它,往後倒退,一直退到盆邊擋住它為止。站在那裏不動地看著,讓另外一個人用壺往盆裏慢慢地加水,這時就會看到,盆底仿佛隨著水漲而升起,過了一會兒,又可以看到硬幣了,好象它從水盆底漂浮起來了,因而才重新看見了它。

一束細光束投射到水麵上,就要發生折射現象,那麽,它的規律是怎樣的呢?

我們可以從一個實驗來研究它,有一個帶刻度的圓盤,在圓心處安置一個半球形的透明玻璃水皿。在暗室裏,讓光源的光線穿過狹縫垂直地投射在水麵上,光線則射入水中一直前進,沿圓盤邊緣移動光源,也就是改變射到水麵上光線的入射角,折射角可以從圓盤刻度上讀出,繼續改變光源的位置,並從圓盤刻度讀出相應的折射角可以看出,折射角等於入射角,其餘的折射角都不等於入射角;入射角增大時,折射角也相應地有所增大,入射角減小時,折射角也相應地有所減小。對於光線從空氣射入水中的情況來說,折射角總是小於入射角的,但是,它們的比值並不是常數,也就是說,關係並不是簡單的正比關係。