坐“井”观星空

李露 李建

古语云“坐井观天，所见甚小”。为什么井底之蛙看到的天空很小呢？一场大雨后，井中的水增多，青蛙的视野是否会发生变化？让我们化身青蛙，体验青蛙仰望星空的感觉吧。

制作材料

白色A3卡纸、黑色卡紙、颜料（或彩笔）、固体胶、刻度尺、圆柱形透明塑料罐（或底部透明的水杯）、有摄像功能的手机等。如图1所示。

实验步骤

1.在白色A3卡纸上画一个月亮和若干颗星星，涂上黄色，剪下来备用。

2.在另外一张白色A3卡纸上绘制蓝色的星空背景，将剪下来的月亮粘贴在背景图上，再以月亮为中心将星星由里及外粘贴，分布在月亮周围的适当位置。如图2所示。

3.用刻度尺测量圆柱形透明塑料罐的直径和高，得出直径约7 cm、高约15 cm。

4.在黑色卡纸上裁出宽为15 cm的长方形，将其包裹圆柱形透明塑料罐的罐身，接口处用固体胶粘贴固定，这样就制成了一口“水井”。如图3所示。

7.继续向“水井”中加水，直至“水井”装满水。“青蛙”的视野如图6所示，是不是比之前更广？

5.打开手机，选择相机中的视频自拍模式，将手机屏幕朝上放置，开始录制视频。将自制“水井”放置在手机摄像头正上方，将星空图放置在距离“井口”约20 cm的地方。此时，“青蛙”的视野如图4所示。

想要效果稳定，可以用棉线将星空图的四个角固定在铁架台的支架上，也可将星空图固定在适当高度的小桌背面。

在条件允许的情况下，将电脑和手机连接同一个Wi-Fi，都打开“希沃白板”软件。在手机上选择“希沃白板”软件“工作台”中“手机投屏”中的“摄像”，可在电脑上同步“青蛙”的视野。

6.向“水井”中缓慢加水至一半深度，模拟暴雨后“青蛙”的视野，如图5所示。大家可以数一数，此时能见到的星星有多少颗？是不是比之前见到的要多？

7.继续向“水井”中加水，直至“水井”装满水。“青蛙”的视野如图6所示，是不是比之前更广？

原理分析

光在同种均匀介质中沿直线传播，“水井”中没有水时，“青蛙”的视野如图7所示，即AB对应的天空的范围。在一场“大雨”（向“水井”中加水至“水井”的一半深度或者加满水）后，光传播到空气和水两种介质的界面时会发生偏折，即光的折射。由于光从空气向水中传播时，折射角小于入射角，所以“青蛙”的视野会更广，如图8中的A?B?。

科技知识窗

在生活中，你们是不是发现斜放在碗里的筷子似乎变弯了？从岸上看游泳池里的水似乎变浅了？放在厚玻璃砖后的铅笔似乎错位了？这些现象背后的原因都是光的折射。光从一种介质斜射到另一种介质，会发生偏折，这就是光的折射。同学们见过的海市蜃楼奇观，也离不开光的折射。

（栏目编辑  阳丹彦）