神奇的光现象

山东潍坊寒亭一中 张启光 李瑞芳（邮编261100）

由于光在传播过程中发生反射、折射等现象，进而产生了许多不可思议的神奇的光现象，本文从物理学的角度举例分析这些光现象的神奇所在．

一、我们能看到地平线下的太阳

例1 假设地球表面没有大气层，那么地球上白天的时

P 间与实际存在大气层的情况相比（ ）

太A．将变长 B．将变短 C．有些地区将变长，阳大气层 地球 光有些地区将变短 D．不变

解析：由于覆盖地球的大气层越接近地球表面越稠密，

Q 折射率也越大，因此，可以把地球表面的大气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的，光从上面的气层进入下面的

图1 气层时，要折向法线方向，如图1所示，射来的太阳光在穿

过地球大气层时发生折射的情况，光线沿曲线箭头所示方向传到地球上的P点和Q点，P、Q两点右方区域的人都能看到太阳，若没有大气层，则太阳光只能照亮地球的一半区域，此时P、Q两点的人看不到太阳，故与有大气相比无大气时白天将变短，B选项正确．

点评：由于光在大气中的偏折，我们看到天上的物体都偏高（除中天外），当我们看到太阳在地平线上时，其实太阳还在地平线以下，我们看到的是太阳经大气折射所形成的虚像，所以由于大气的存在，与无大气层相比导致日出提前了，日落推迟了，白天偏长了．这种现象就叫蒙气差，此现象越接近地平线越明显．

二、瞄得准肯定打不着

例2 三人在岸边用枪射击水中的鱼，结果有一人将鱼击

A 水面 中，由此可知（ ）

A．三人中一定有一人没有瞄准 B B．三人中一定有两个人没有瞄准

B C．三人中一定有一人瞄准了

图2 D．三人中一定有两人瞄准了

解析：A位置的人斜视水中B位置的鱼，从鱼所在的B位置发出的光线，射向水面时发生折射，因为从光密介质射向光疏介质，则出射光线偏离法线，且入射角越大偏折的越厉害，故人在A位置看到鱼在B位置，光路如图2所示．如果瞄准看到的鱼射击，子弹一定从鱼所在位置的上方穿过而不能击中鱼，故三人中一人击中鱼说明此人瞄准时肯定没对准鱼，至于没有击中的是否瞄准了鱼射击则不能做出判断，故本题正确答案为A．

点评：由于光在水面处发生折射，我们看到水中景物的位置比其实际位置浅且靠近我们，所以有经验的渔民用渔叉捕鱼时，就不是把渔叉正对着看到鱼所在位置掷去，而是向看到鱼所在位置的后下方偏一个适当的方位再掷去；在这里也告诫我们千万不要为河岸上看到河水不深的假象所迷惑，河水的实际深度远远超过我们的视觉印象，轻易下水是很危险的．

三、“魔术”玻璃杯

例3 如图3所示，在一个

玻俯P 筷子 薄壁圆柱形玻璃杯内盛满水，在璃视杯 水中竖直插入一根直铁丝，从俯图 视图中的P点沿水平方向看到

图3 C A B D 的情形是（ ）

解析：铁丝在玻璃杯中水外的部分，人会看到它仍在原处，在玻璃杯中的铁丝其反射光到达P点时发生折射现象，如图4所示，出射光线偏离法线，所以看上去筷子会向外侧平

移，又由折射定律知：入射角越大，出射光线与入射光线间的偏角越

S′ 大，所以靠近玻璃板边缘的部分向外侧平移多，所以我们会看到玻璃S P O 杯中的筷子变粗了，故本题正确答案为D．

点评：铁丝斜插入水中后发生弯折，这个现象平常很容易观察到，但是没想到竖直插入水中的铁丝也被“变”了，盛液体的圆形玻璃容

图4 器竖直插入的直杆，在侧面平视时，杆在中央时，位置不变，但变粗

了；杆在一侧时会向外侧平移且变粗，平常人们喜欢用圆形玻璃缸养鱼，就是这个道理“鱼看上去比实际大”．