魔杯的秘密

李梦飞

同学们，某幅画里有四条并排的小鱼，鱼头都是朝着同一个方向的，如果我说，我有一个魔杯，只要鱼见到它就会转过身来你相信吗？想知道其中的玄机吗？请跟我一探究竟。

1.实验设计

实验目的：了解凸透镜成像原理及应用。

实验材料：彩纸、笔、胶水、上下一样粗的玻璃杯、水、白色板。

2.实验步骤

（1）用笔分别在4张彩纸上画四条长约5 cm的小鱼（如图1）。

（2）将4张彩纸并排贴在白色板上，确保鱼头朝同一方向（如图2）。

（3）用装满水的玻璃杯距离小鱼一定距离，观察实验现象。

3.观察思考

当玻璃杯放置于距离小鱼适当的位置，我们只要顺着鱼头的方向轻轻移动这只装满水的玻璃杯，就会发现一旦能通过玻璃杯看到小鱼，小鱼就跟着了魔似的转过身来（如图3），难道这真是一只能让小鱼活起来的魔杯吗？如果我告诉你，这只是一个再寻常不过的玻璃杯时，你又能解释其中的缘由吗？

4.拓展延伸

光的折射普遍存在于我们的生活之中，光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，这就是光的折射。凸透镜成像就是利用了这个原理，在上述实验中。可以将玻璃杯与水看作一个整体，装满水的玻璃杯属于中央厚边缘薄的凸透镜，魔杯正是利用了凸透镜成像规律，只要小鱼在焦点之外（即u>f），在水杯另一侧便会形成颠倒的实像，实像有放大、等大、缩小三种，物距越小，像距越大，实像越大。

看到这里，细心的你一定会发现：小鱼透过玻璃杯所成的像只是左右颠倒，这与凸透镜所成的实像是左右、上下都颠倒的不同，这是为什么呢？这是因为凸透镜是中央厚边缘薄的镜片，光线通过镜片的折射是全方位的：而装水的杯子上下一样粗，光线只在杯子的两侧发生折射，在杯子中央上下的部位并不发生折射，故影像不会上下颠倒。

责任编辑：程哲endprint