由于光线的折射，可以看到箭头神奇地翻转方向。
下载此活动的PDF。
学习成果
学生将识别光在不同透明材料表面的折射，例如当光从空气传播到水或空气传播到玻璃时，并能够将这种理解应用于视觉和人类透镜的发展。
材料
- 一张纸
- 笔或记号笔
- 一个玻璃杯(圆形)
- 一壶水
假设
利用折射原理，提出为什么会发生这种情况的假设?你可以进入斯涅尔定律(参见活动7)舰队的学校光:反射、折射、衍射、如何找到彩虹)，但这里已经足够理解光在物体上是如何反射的，以及当它进入不同的介质(在这里是水)时是如何折射(改变方向)的。当光线进入密度较大的介质时，例如从空气到水，光线会向法线方向折射。当光进入密度较小的介质时，例如从水进入空气，它就会发生折射。
法线:这是与两种物质(在这里是空气和水)表面成90°的虚线(虚线)。
方法
在纸上画一个指向一个方向的箭头。
把纸放在水杯后面，这样你就能看到箭头了。慢慢地把纸向后移动。箭头会发生什么?
选择:在卡片上画两个指向同一个方向的箭头，一个在另一个上面(或者两条彩色的鱼，两条龙……等等)。将卡片放在空杯子后面，与杯子保持正确的距离。倒入水，直到水只超过底部图片的水平，而不是顶部的水平。观察你在水中看到的图片会发生什么变化。
结果
在第一个版本中，如果你将纸张向后移动足够远，你应该会看到箭头改变方向。在第二个版本中，你应该看到你的箭头(或你的鱼、龙等)改变方向，但只有你通过水看到的底部图像。
发生了什么
光被你的箭(或鱼，或龙)反射，并向你的眼睛传播，但当它进入水中时，它会改变方向(折射)，然后在进入空气时再次折射。参见FLEET学校资源折射和斯涅尔定律(链接)。
当你从焦点以外的距离透过玻璃观察箭头时，箭头是反向的，因为从箭头左侧反射的光现在在右边;箭头右边反射的光现在在左边。请参见下面的图1和图2。
图1。如果箭没有经过一杯水的折射，你会如何看到它。当你在纸上画的时候，你会看到正确的方向。
图2。当玻璃杯装满水后，箭头如何改变方向?沿着纸上箭头上方的光线沿直线穿过空气，射向一杯水，穿过水(在那里折射出法线)，然后射向空气(在那里再次折射出法线)。注意光线到达眼睛时的位置，并将其与离开箭头底部的光线进行比较。来自箭头顶部和底部的光线一旦到达你的眼睛，就会被反转，这就是为什么你会看到一个反向的或朝向相反方向的箭头。
这里发生的事情在某种程度上类似于你眼睛的工作方式。光通过你眼睛的晶状体折射到一个焦点，如果你视力很好，这个焦点就会在你眼睛后面的视网膜上。然后我们的大脑处理并解释这个图像。你眼睛焦点处的图像也会是上下颠倒的，但是你的大脑很聪明，它和你的耳朵一起工作，知道哪个方向是向上的，并纠正这个，所以我们认为它是正确的向上。如果你是近视眼，你的焦点会在视网膜之前的一点，而对于远视的人，焦点会在视网膜之后的一点。这就是为什么有视力障碍的人视力模糊。可以通过镜片将焦点移到视网膜后部来矫正。
水杯的圆形也像一个放大镜，它会根据你与水杯的距离使你在水中看到的图像变大或变小。但要解释这是另一个实验了。与此同时，享受下面这个简单的活动带来的乐趣。
实验2。自己制作放大镜
折射的概念被用于制造放大镜或显微镜、望远镜和人们的眼镜镜片，使他们能够看得更清楚。你可以用一滴水制作你自己的放大镜。水滴在它所处的表面上会形成一个球形，起到透镜的作用。看看这个的详细版本做．
扩展思维
求出箭头反向时离玻璃的距离。现在把你的眼睛移近玻璃杯。同样的反向箭头效果会发生吗?也就是说，箭头是否恢复到正确的方向?发生了什么?把你的眼睛放在焦点前面，图像就会像在纸上一样(而不是相反)。检查图2中焦点右侧向上的小箭头。这是你的眼睛需要看到箭头指向正确的方向。
广场:让学生们用不同形状的容器进行实验，并就他们认为的效果及其原因提出假设。
例如，尝试使用一个方形或矩形容器(一个有平边的容器)。你预测会发生什么?箭头会反转吗?
让学生画一个光线的射线图，进入一杯方形的水，并将其与上面图2中的射线图进行比较。
想想光是如何沿直线传播的，当它以一定角度进入另一种介质时，会发生折射。它进入的角度越大，折射角就越大。光线直接照射在新介质上(与表面呈90°)不会折射。观察光线进入圆形玻璃杯和方形玻璃杯的角度。在一个有直边的玻璃杯中，如果你与玻璃杯后面的图像直接对齐，箭头或图像不应该反转。
更多折射乐趣可以用出现钱币活动。