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物体的神秘消失,难道也怪量子力学?| 正经玩

 思明居士 2022-11-26 发表于河北

还记得我们上次讲过影子的神秘消失事件吗
(在?复习一下?)
但这次不是影子消失哦,而是一个实实在在的物体消失了

难道是量子力学

别急,接下来就带大家一探究竟

实验器材

一个水盆,一个透明杯子,一个硬币(好吧,类似硬币的也行狗头)

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实验过程

第一步:

将杯子灌满水,然后迅速倒放到水盆中硬币的上方,注意保证杯子里的水要比水盆的水面高,移动杯子的同时保持一个斜俯视角观察杯子里面的硬币。

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第二步:

首先让硬币保持在倒放的杯子中,轻轻按住杯子,然后向水盆中加水,注意保证杯子里面的水要比水盆的水面,同样移动杯子的同时保持一个斜俯视角观察杯子里面的硬币。

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是不是硬币都在你的眼睛里凭空消失了?

第三步:

来做个对比试验,让水盆和杯子子里面都不要有水

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哈,不管怎么动,硬币都还在吧!

原理解说

光从一种介质入射到另一种介质时,传播方向会发生改变,即为光的折射。光的折射满足折射定律,即

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其中 n₁ 、n₂ 分别为入射介质和出射介质折射率,θ₁ 、θ₂ 为入射角和出射角。

当入射角 θ₁=0 时,sinθ₁=0,得 θ₂ 也为0,也就是说当光线垂直界面入射时,不发生折射。

从折射定律可以看出,折射角会随着入射角的增大而增大。当入射角达到临界值,θ₁=arcsin⁡(n₂/n₁) 时,θ₂ 达到最大值 90°;此时继续增大入射角,折射光线便会消失,所有光线全部在界面处发生反射,即全反射

全反射现象的两个条件:入射角大于临界值;光线从折射率高的介质入射到折射率低的介质。

在我们的螺母消失实验中,螺母的光线从水中射到空气里再进入到人的眼中,水的折射率高于空气,在我们加入杯子后,折射面改变,入射角能够大于临界角,便会发生全反射现象,没有折射光线进入到空气中,螺母在我们眼中便“隐身”了。

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杯中没水时与有水情况类似,只是发生全反射的界面有了变化。光线以θ₁入射到水中,折射角为θ₂,再从水中发生折射进入空气,而此时的入射角为θ₂的余角θ₃,θ₃大于临界角,因此发生了全反射,螺母“隐身”。

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编辑:Paarthurnax

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