你有没有见过一枚硬币,在不同的杯子里上演 “分身” 与 “隐身” 大戏?一个玻璃杯,一枚硬币,一杯清水,就能让你亲眼看见光的折射有多神奇。今天,我们就用两个超简单的小实验,揭开这背后的物理奥秘。

一、实验一:玻璃杯里的硬币 “分身术”
实验材料
透明玻璃杯 1 个、硬币 1 枚、清水
实验步骤
- 将硬币放在桌面上,把空玻璃杯倒扣在硬币上,此时从侧面看,硬币只有一个,清晰可见。
- 慢慢向玻璃杯中倒入清水,随着水位升高,你会发现杯底的硬币旁边,慢慢出现了第二个硬币。
- 当玻璃杯被水倒满时,两个硬币的影像会变得清晰,一个在杯底,一个悬浮在水面上方,就像硬币 “分身” 了一样。
科学原理
这是光的折射与凸透镜成像共同作用的结果:
- 装水的玻璃杯侧面,相当于一个凸透镜。硬币位于透镜的一倍焦距以内,会形成一个正立、放大的虚像,也就是我们看到的 “第二个硬币”。
- 同时,硬币反射的光线从水中斜射入空气时,传播方向会发生偏折,我们逆着折射光线看去,杯底的硬币虚像位置会比实际位置偏高,进一步强化了 “两个硬币” 的视觉效果。
二、实验二:马克杯里的硬币 “隐身与现身”
实验材料
不透明马克杯 1 个、硬币 1 枚、清水
实验步骤
- 将硬币放入马克杯底部,调整你的视角,直到硬币刚好被杯壁挡住,完全看不见。
- 保持视角不变,慢慢向马克杯中倒入清水,随着水位上升,原本消失的硬币会慢慢 “现身”,直到完全清晰可见。
科学原理
这个现象完全由光的折射造成:
- 没加水时,硬币反射的光线被马克杯的杯壁挡住,无法直接进入你的眼睛,所以你看不到硬币。
- 加水后,硬币反射的光线从水中斜射入空气时,发生折射,传播方向向远离法线的方向偏折。这些偏折后的光线刚好能进入你的眼睛,你的大脑会沿着光线的反向延长线判断物体位置,因此就看到了原本被挡住的硬币。
三、实验延伸与小 Tips
- 材料选择:玻璃杯建议用直筒型,马克杯一定要选不透明的,效果会更明显。硬币建议用颜色鲜明的金色硬币,拍摄效果更好。
- 拓展玩法:用不同形状的玻璃杯(如锥形杯、带棱纹的杯子)重复实验,观察硬币影像的变化,你会发现光的折射效果会随容器形状改变。
- 生活中的折射:我们平时看到的池水 “变浅”、筷子在水中 “弯折”,都是光的折射现象,和这两个实验的原理是一样的。
结语
两个简单的小实验,让一枚硬币在水和杯子的组合下,展现出了奇妙的光学现象。物理从来都不是书本上枯燥的公式,它藏在生活的每一个角落,等着我们去发现。周末不妨和孩子一起试试,亲手感受光的魔法吧!
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