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介绍

如果你把水倒入一个透明的玻璃杯,它是什么颜色的?很清楚能看到,是吗?但是,如果你试图通过它来看看玻璃的另一面,会发生什么呢?它看起来有点扭曲,也许有一点模糊和不均匀。如果水是清澈的,为什么我们不能清楚地看到它?答案是必须通过与水、玻璃和其他透明材料的光的移动方式。当你尝试在一个游泳池里移动时,当光试图通过水或玻璃移动时,它会变慢。当它通过时,光被放缓,要么反射材料或弯曲。我们可以看到这些变化的光,这向我们表明有东西在那里。在这个活动中,你将和光玩耍,让正常的物体出现或消失!

第 1 段(可获 2 积分)

背景

当光穿过空气照射到水上时,一些光被反射在水上。当进入水里时其余的光线穿过水但它会弯曲(或折射)。同样的事情发生在当光照射玻璃或任何其他透明材料时。一些光从物体上反射,其余的穿过物体并发生折射。

所有的材料都有一个被称为折射率的性质,这与光可以多快通过材料有关。当光线穿过空气进入另一个透明材料(如玻璃)时,它改变速度,光在玻璃上既会反射又会折射。我们可以看到这样的结果是因为玻璃改变了光在空气中的反射和折射。光的变化使我们能够从一个到另一个区分对象。如果一个透明的物体被另一个具有相同折射率的材料包围,但是,当它进入物体时,光不会改变速度。结果,你将无法看到物体。

第 2 段(可获 2 积分)

在这个活动中,当光通过它们的物体,你将观察到不同材料的折射率如何帮助我们看到(或不见!)这些物体!

实验材料

  • 两个透明的玻璃瓶,高高的碗或玻璃杯,至少持有八盎司(提示:这个实验使用高硼硅玻璃效果特别好。)
  • 植物油,约14盎司或足够多的油以填补其中的一半的玻璃杯(提示:避免使用发光的植物油在这个实验里。)
  • 玻璃吸管(塑料吸管或透明塑料吸管喝也可以。如果你用吸管喝而不是滴管,每次浸泡吸管,保持你的手指在高处,避免吸管沾到液体。说明书会告诉你何时拿开你的手指)。
  • 其他玻璃的透明物体,如大理石、珠子、放大镜或玻璃搅拌器(可选)
第 3 段(可获 2 积分)

预备工作

  • 用植物油填充一个罐子的一半。
  • 用水装满另一半。
  • 确保你的滴管在实验开始前是干净的。
  • 建立一个平坦的工作表面,如果有任何水或石油泄漏可以清洗。

实验过程

  • 把你的滴管(或吸管),不挤它,把它放在盛有水的罐子里。(这一步,避免滴管或吸管吸水。)你在滴管处看到了什么?你还能看到它吗?看得清楚吗?
  • 在水中保持滴管不动,挤压顶部吸收水。如果您使用的是吸管,拿开手指,让吸管吸满水。当它充满水的时候滴管处有变化吗?一旦充满水,观测结果是更容易了还是更困难了?
  • 从水中取出吸管,挤出多余的液体。
  • 将滴管浸泡在油里,不挤它。在第一步确保避免吸入任何油。在滴管处你注意到了什么?你还能看到吗?当它在水里很容易看到滴管吗?
第 4 段(可获 2 积分)
  • 挤压滴管,使它充满油。(如果用吸管,从顶部取出你的手指,浸入吸管使其装满油。)发生了什么?你还可以看到滴管吗?当它变空,是更容易还是更难以看到它?
  • 从油罐中将吸管拿走,拧掉多余的油。
  • 慢慢地,缓和地把油用水从瓶子里倒进另一个瓶子里。如果你的操作很谨慎,油将直接浮在水的表面上(就算它们混合也没事,一旦你停止浇注,它们就会分开。)
  • 允许油和水沉淀和分离(约一到两分钟)。你注意到油了吗?里面有泡泡吗?如果有泡沫,仔细观察它们,看看它们是否在上升或下沉。如果它们下沉,则它们实际上是被困在油里的水!
第 5 段(可获 2 积分)
  • 用油从罐子里填充滴管(或吸管),然后慢慢通过这层油将其浸泡,使滴管在水层底部和油层是可见的。看水里层的滴管,然后在油层观察。这两层的滴管有什么不同?更容易在油或水中看到滴管吗?
  • 在水层使用滴管的尖底,挤压滴管把里面的油排掉,让它装满水。然后,观察在水和油层的油滴。这次在油层或水层会更容易看到滴管吗?
  • 此外:尝试重复使用玻璃制物体,如大理石,珠子,眼镜或透镜。(在使用之前确保你有尝试其的权限)当你把它们放在油与水中时注意哪些事情是最难看到的。你为什么会这么想?
第 6 段(可获 2 积分)

观测结果

充满了油或浸在油里时吸管会隐身(或者至少很难看到)?这就是预期结果。在水里的时候(和装满水的)也很难看到。

吸管“消失”是因为当我们看到的光遇到了玻璃。当光照射到一个玻璃物体上,光从玻璃反射(或折射)。其余的光线在穿过玻璃的物体,但光线从空气到玻璃弯曲(或折射)。

油的折射率与玻璃的折射率非常接近。因此,当光穿过油层进入到玻璃滴管时,很少发生反射或折射。结果,我们只看到在油层里的滴管幻象。

第 7 段(可获 2 积分)

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