為什麼伸進水裡的鉛筆看起來像是斷了一樣?

生活中，大家有沒有注意到這麼一種現象，即放進水裡的鉛筆或是筷子，看起來像是斷了一樣，而實際上還是完好無損。這是為什麼呢？

實際上是因為光在水中發生了折射。我們都知道光是直線傳播的。但是當光從一種介質傳到另一種介質時，光便不會再沿著直線傳播了，而是發生了改變，我們把這種改變叫作折射。這裡面有兩點是需要注意的：第一，當光從一種物質傳到另一種物質時，這裡的介質是指透明介質，想想，如果是不透明的，光傳播不過去啊。第二，在兩種介質的交界處發生折射。因此，伸進水裡的鉛筆看起來像是斷了一樣。

從一種介質傳到另一種介質時，光線發生了改變不再按直線傳播的原因是因為兩種介質的密度不同。那麼當同一種介質時，如果密度不均勻會不會發生折射呢？答案當然是肯定的。實際上包圍在地球上面的空氣也是不均勻的，因此光在通過不均勻的大氣時，也會發生折射。夜晚，當我們仰望繁星點點的夜空時，會發現星星一閃一閃的，像是在眨著眼睛。這背後的原理便也是折射。星光在通過密度不均勻的大氣時，發生了折射。其中有一部分的光折射到我們的眼裡，我們便看到了。有一部分的光不能折射到我們的眼裡，我們便看不到。這就造成了星星一閃一閃的。

生活中，還有一種現象——海市蜃樓，其背後的科學原理也是折射。首先解釋一下什麼叫海市蜃樓？這個名稱是由於古代不發達，古人的一種不科學的解釋，即海中的蛟龍吞吐氣體所形成的景觀。那是什麼樣的景觀呢？在沿海或者沙漠，向遠方望去的時候，會看到一些山峰、樓宇、集市等。實際上，這就是光在傳播的過程中，由於空氣中的密度不均勻，改變了光的傳播方向，發生了明顯的折射，使遠處的景物折射在半空中形成一種幻景（實際上是不存在的）。

生活中還有哪些折射現象呢？

當我們在觀察一個池塘時，會感覺這個清澈見底的池塘水很淺。其實，並不是這樣的。這是因為發生了折射產生的一種錯覺，只是感覺著淺而已，這也是每年發生很多溺水事故的原因了。同樣的，我們都有過捕魚的經歷。有經驗的捕魚人都知道，你看到魚的位置實際上並不是魚真正的位置，而是應該在其偏上的位置。你所看到的只是魚的虛像而已，這也是折射的原因。在遊泳池中，會感覺遊泳池外的人變高，這種現象也是光的折射。另外，還有彩虹的現象，當光照射在小水珠的時候，光發生了折射以及反射，於是便有了漂亮的彩虹。另外，凸透鏡凹凸鏡都是利用光的折射來聚光的。幻燈片、投影儀、照相機、老花鏡、近視鏡等等，都是利用了光的折射原理。

作者：王懿

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處

（作者：科普中國責任編輯：天極科普君）

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