【扩展知识】奇妙的折射现象

【第4.04讲扩展知识】奇妙的折射现象

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上一讲我们介绍了光的折射，今天我们聊聊生活中奇妙的折射现象。作为扩展知识，我们将介绍海市蜃楼和利用光学现象的魔术。

海市蜃楼，你可能听说过，但不一定见过。

其实早在汉代，《史记》中就记载过海市蜃楼。传说渤海不远处有三座神山，分别叫蓬莱、方丈和瀛洲。还传说神山上有长生不老药，山上的动物都是白色的，而宫殿都是用黄金白银所建。然而被派去找神山的人，回来是这样描述的：船还没到的时候，“望之如云”，看起来像朵云一样飘着；等船行至附近，“三神山反居水下”，三座神山看起来又好像在水底下；再靠近，船就被风吹引离去，总也到达不了。

现在看来，这很可能是古人看到海市蜃楼之后的演绎，渤海一带确实是海市蜃楼现象多发的区域。海市蜃楼其实就是一种普通的折射现象，由于某些特殊的地貌，导致空气不均匀，光线穿过不均匀的空气发生偏折，走弧线进入观察者的眼睛。人们逆着光线看去，还以为光线是直线传播的，就看到了一个虚像。不同的条件下， 光线偏折的方向不同，海市蜃楼的出现的形式也不一样，比如上现蜃景和下现蜃景。

图1：海上出现的海市蜃楼

上现蜃景多见于海洋、冰原等环境，靠近地表的空气温度低，远离地表的地方温度高。这样的环境，导致光线在空气中传播时向下偏折。你可以看看文稿中的插图2。岸上的人逆着光线看过去，就看到一个悬浮在空中的景物，仿佛仙境一般。

图2：上现蜃景的原理

如果是在沙漠之类的环境中，情况就正好相反，靠近地表的空气温度很高，远离地表的地方温度低。光线在这样的空气中传播，会向上偏折。人逆着光线看去，会看到跟水中倒影一样的景象，从而会产生错觉，以为前方有一片水面。

图3：下现蜃景的原理

图4：沙漠中的海市蜃楼

类似的场景，我们在城市中也能看到，夏天被晒得很烫的马路，也会发生这种折射现象。非常干燥的路面，远看却好像有很多积水一样，能看到车辆的倒影。你可以留心观察一下，夏天很容易看到的。

图5：高温路面上的折射现象

课本上介绍过一个利用折射现象的小魔术——碗底现硬币。在碗底放一枚硬币，调整碗的位置到你刚好看不见硬币为止。然后慢慢向碗里注水，随着水面的升高，本来看不见的硬币也出现了。

这个小魔术看起来很简单，但是它的原理跟很多惊心动魄的大型魔术是一样的。我们都见过，插在水中的铅笔看起来像是被折断了。同样的道理，如果你坐在一个透明的泳池里，你也会看来像是身首异处了。把铅笔换成人，效果就很惊悚了。

舞台魔术中也经常利用厚玻璃砖、大平面镜等道具，造成视觉上的错位，给观众呈现出震撼的景象。关键是要用心装饰好玻璃的边缘，只要看不出来玻璃的边缘，观众就不容易发现秘密，很容易信以为真。当然，这些手法在近景魔术中可能不太好用，观众如果凑近了看就很容易露馅了。

你还知道什么别的利用光学现象的魔术吗？

好了，咱们下一讲再见！