“反常”的空氣透鏡

河北省保定市物探中心學(xué)校三分校 王學(xué)玲

疫情期間大家都自己動手做美食，田田在泡豆的過程中發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象，透過氣泡看豆豆竟然變小了。氣泡形狀和露珠形狀差不多，但透過露珠看物體會變大，這是怎么回事？田田頓時來了興趣，忙招呼做物理老師的媽媽過來：“媽媽，這怎么縮小了，氣泡不是放大鏡嗎？”“是呢，為啥不一樣？要不咱們做實驗看看吧?！碧锾镎f：“好啊！”隨后，兩人找了些身邊可用的物品準(zhǔn)備做實驗。

實驗器材：水槽、水、廣口瓶、瓶蓋、一個登山扣。

實驗步驟：1.把登山扣放入盛水的水槽底（如圖1），從正上方觀察其大?。?/p>

2.將空廣口瓶蓋上蓋子，全部浸沒水中（如圖2），使其在水中形成“空氣凸透鏡”，從同一處上方觀察登山扣的大??；

3.從水槽中拿出登山扣，廣口瓶中裝滿水，讓登山扣靠近廣口瓶（如圖3），從另一側(cè)觀察登山扣的大小。

實驗結(jié)果：裝滿水的廣口瓶凸透鏡能作為放大鏡使用，可以看到正立、放大的物體的像；而在水中用空廣口瓶這個“空氣凸透鏡”去觀察登山扣時，發(fā)現(xiàn)它不但沒有把物體放大，反而成正立、縮小的像。

“這個空氣凸透鏡和我們平常的凸透鏡成像情況不一樣，反倒和凹透鏡的差不多?！碧锾锶粲兴?。

“你想的很正確。一般來說，透鏡的折射率比周圍介質(zhì)的折射率大時，制成的凸透鏡對光有會聚作用；而當(dāng)透鏡的折射率比周圍介質(zhì)的折射率小時，制成的凸透鏡對光有發(fā)散作用?！眿寢尳忉屩?/p>

“什么是折射率？”

“折射率是指光在真空中的傳播速度與光在該介質(zhì)中的傳播速度之比。材料的折射率越高，使入射光發(fā)生折射的能力越強。兩種介質(zhì)進行比較時，折射率較大的稱為‘光密介質(zhì)’，折射率較小的稱為‘光疏介質(zhì)’?？諝獾恼凵渎始s為1，水的折射率約為1.33，透明玻璃的折射率約為1.5，空氣的折射率小于水的折射率，所以空氣凸透鏡在水中對光有發(fā)散作用。”

圖1

圖2

圖3

“好深奧呀！”

“換個角度來講，凸透鏡形空氣泡不是咱們平常所說的凸透鏡。圖2中以空氣為標(biāo)準(zhǔn)，可以把它分解為兩個水凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，那么空氣凸透鏡的這種‘反?！匦砸簿筒黄婀至?。”

“明白了，透過水中的氣泡看豆豆變小就和凹透鏡成像原理一樣，所以我們不能簡單地得出結(jié)論說凸透鏡只能對光起會聚作用，凹透鏡只能對光起發(fā)散作用，而是要從具體的實驗情況去進行判斷?！碧锾锟偨Y(jié)道。

“很棒，得判斷透鏡和另一種介質(zhì)相比是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)。認真觀察生活中的現(xiàn)象并積極思考是學(xué)好物理很重要的方法，田田同學(xué)，你可是邁出了一大步哦。”媽媽表揚著。

“那是?！碧锾锬樕涎笠缰θ?。