你需要准备的家庭小道具
先翻翻家里的储物柜,找出这些宝贝:
- 透明玻璃杯(最好是光学光细长款的果汁杯)
- 喝奶茶剩下的粗吸管
- 手机闪光灯或者激光笔
- 妈妈做烘焙用的量角器
- 半张A4纸和彩色马克笔
第一关:捕捉水中的光精灵
把玻璃杯装满自来水,放在铺着白纸的实验桌面上。关掉房间顶灯,探索用手机闪光灯贴着杯壁照射——快看!秘密水面下那条亮晶晶的家庭"光路"就像被驯服的小蛇,在水里笔直地往前游。光学光
实验发现 | 科学原理 |
光在水中的实验行走路线 | 同种介质中光的直线传播特性 |
杯底出现明亮光斑 | 光的透射与散射现象 |
进阶玩法:给光线设置障碍赛
试着往水里撒点面粉,用吸管轻轻搅动。探索当悬浮的秘密面粉颗粒遇到光束,你会看到无数跳跃的家庭"星光",这其实就是光学光《物理光学》里说的廷德尔效应。
第二关:魔法吸管变形记
现在让吸管斜水杯,实验透过玻璃观察这个简单的探索动作会变成神奇剧场——吸管在水面处突然"折断"了!转动杯子改变观察角度,秘密折断的位置就像被施了魔法般移动。
- 保持头部不动,左右平移水杯
- 尝试用不同角度插入吸管
- 在水里加入几滴牛奶增强效果
这个经典现象在《基础光学实验手册》里被称作折射的视觉欺骗。当光线从空气进入水中时,传播速度突然变慢导致路径偏移,就像短跑选手突然踩进泥潭。
第三关:制造属于你的彩虹
晴天时在窗边放盆清水,让镜子斜水盆反射阳光。调整镜面角度直到白墙上出现七彩光带,这就是最原始的分光实验。记录下你看到的颜色排列顺序:
红 | 橙 | 黄 | 绿 | 蓝 | 靛 | 紫 |
为什么会出现彩虹?
不同颜色的光就像参加障碍赛的运动员,当它们冲进水分子组成的赛道时,蓝紫色选手总是比红色选手跑得更吃力(学术上叫色散现象)。这种速度差异最终导致了美丽的色彩分离。
终极挑战:破解渔夫的神秘误差
根据《水下光学应用》记载,有经验的渔夫叉鱼时不会直接瞄准看到的鱼的位置。现在轮到你来解开这个谜题:
- 用马克笔在纸杯外壁画出"鱼"的图案
- 将杯子注水至图案完全浸没
- 用吸管做鱼叉尝试从不同角度刺中目标
你会发现当垂直向下刺时最容易命中,而倾斜角度越大,实际命中点与视觉位置的偏差就越明显。这个现象完美解释了为什么古诗词里说"潭中鱼可百许头,皆若空游无所依"——古人早就发现了水下视觉的奇妙偏差。
光的私房秘密日记
在完成所有实验后,试着用这些发现解释日常现象:
- 为什么游泳池的实际深度总比看起来深?
- 光纤通信是怎么实现"光转弯"的?
- 近视眼镜的镜片藏着什么光学玄机?
窗台上的水杯还在轻轻晃动,折射出的光斑在天花板上跳着圆舞曲。记得把实验用的面粉清理干净,不然妈妈可能会以为你在偷偷做蛋糕呢。