箭頭為什么反轉(zhuǎn)了？

段玉佩

絕對不用掉包，絕對不用換材料，絕對沒有做手腳，但你就是眼睜睜地看著原本正向的箭頭顛倒了方向，這是怎么回事呢？還是讓科學(xué)告訴你吧！

實驗材料

一張白紙，黑色記號筆，玻璃杯，清水

實驗步驟

在白紙上，用黑色記號筆畫出兩個同樣方向的箭頭，箭頭的大小以距離一米左右時肉眼可以清晰看見為佳。

將白紙展示給你的觀眾們看一下，上下兩個黑色的箭頭并沒有特別的。

拿一個圓形的玻璃杯，放置在桌子中央。你可以讓觀眾們透過水杯觀察一下畫在下面的箭頭，但這個時候觀眾們會發(fā)現(xiàn)箭頭只有些大小上的變化，方向卻依然沒有變。然后，將玻璃杯注滿清水。

再一次，將畫著兩個箭頭的白紙呈現(xiàn)給觀眾們。這一次，在展示的時候要緩緩地將紙張向下移動。

最終，觀眾們需要透過注滿水的玻璃杯才能看到白紙上位于下方的那個箭頭。奇跡，就在這個時候出現(xiàn)了。原本紙上兩個指向同樣方向的箭頭，下面的那個突然轉(zhuǎn)向了，而且細(xì)心的觀眾還會注意到，箭頭不僅轉(zhuǎn)向了，連形狀和大小也都有一些變化。

實驗原理

這個看似神秘的操作背后，有一個簡單的物理學(xué)原理——光的折射。在自然界中，聲音和光線都是通過“波”這種形式來傳播的。光在不同的介質(zhì)之間進(jìn)行傳播時，波就會發(fā)生折射。在這個操作中，光線會從紙上的箭頭出發(fā)，穿過空氣這個介質(zhì)到達(dá)玻璃杯，玻璃就是區(qū)別于空氣的不同介質(zhì)了，但是因為玻璃杯的杯壁比較薄，所以對光線的折射程度并不大。在你使用沒有注水的玻璃杯展示的時候，箭頭的形狀和大小的變化，就是由于光線兩次穿過玻璃杯的杯壁之后，再進(jìn)入觀眾眼中發(fā)生折射導(dǎo)致的。等玻璃杯內(nèi)注入水后，水這種介質(zhì)對光也會發(fā)生折射，因為水的量比較多，所以產(chǎn)生的折射現(xiàn)象也更明顯，等箭頭的光線經(jīng)過折射再次進(jìn)入觀眾眼中時，整個方向都顛倒了過來。

實驗升級

你可以嘗試使用不同形狀或者不同容積的玻璃杯來重復(fù)這個實驗，實驗結(jié)果一樣嗎？為什么呢？