Question

在清澈平靜的水底，抬頭向上觀察，會(huì)看到一個(gè)十分有趣的景像：

①水面外的景物(蘭天、白云、樹木、房屋)，都呈現(xiàn)在頂角θ=97?的倒立圓錐底面的“洞”內(nèi)；

②“洞”外是水底的鏡像；

③“洞”邊呈彩色，且七色的順序?yàn)閮?nèi)紫外紅．

試分析上述水下觀天的奇異現(xiàn)象．

Answer 1

答案：
解析：

水面外的景物射向水面的光線，凡入射角0≤i<90?時(shí)，都能折射入水中被人觀察到(圖1)．根據(jù)折射定律，在i=90?的臨界條件下，．因?yàn)樗�的臨界角i0=48.5?，所以，倒立圓錐的頂角為θ=2r=2i0=97?．水底發(fā)出的光線，通過水面反射成虛像，也可以在水下觀察到．但是由于“洞”內(nèi)有很強(qiáng)的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)造成的水底鏡像(圖2)．光線從空氣中折射入水中時(shí)，要發(fā)生色散現(xiàn)象：紅光的折射率最小，偏向角最��；紫光的折射率最大，偏向角最大因?yàn)檠劬Ω杏X光線是沿直線傳播的，所以從水中看到的彩色“洞”邊，是內(nèi)紫外紅(圖3)．