光之魔術系列 - 國立清華大學物理系科普網

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善用基礎物理、
您也可以是科學或魔術達人
★-光之魔術系列-★
愛在心裡、口難開 怎麼辦?
清華大學物理系 戴明鳳 教授
清華大學科普團隊製作
藝術與科學
★-光之魔術系列-★
消失的硬幣
~只要一杯水,硬幣就可以變不見~
主講人》 清大物理系 戴明鳳 教授
清大科普團隊製作
魔術道具
硬幣
紙盤
空玻璃杯 玻璃杯
(裝水七分滿以上)
A和B玻璃杯底部皆有硬幣,可是A杯看不
見硬幣,B杯卻看得到,怎麼辦到的?
為什麼呢?
原理-光的全反射現象
當光的入射角超過臨界角時,
光會全部反射。
n1sin θ1= n2sin θ2
n: 折射率
θ1 : 光線與界面法線之夾角
水的折射率n1=1.33,
空氣的折射率n2=1 ,
θ2最大約為90 °,則 sin θ2約
為1 。
代入 1.33 x sinθ1= 1 x 1
→ sin θ1 =1/1.33=
0.752
→ θ1 =48.75°
故臨界角為48.75 °
原理說明
經過多次折射後,造成入射角
超過臨界角,而發生全反射,
導致眼睛看不見。
水
光線因先通過空氣層產生折射
玻璃
硬幣
空氣
原理說明
經過多次折射後,入射角仍未超
過臨界角,光線折射到空氣中,
故眼睛看的見。
水
硬幣上沾水後,光線入射角度不變
玻璃
硬幣
水
空氣
相關現象
◎ 無水
看得見圖案
◎ 有水
看不見圖案
相關現象-折彎的筷子
圖片來源1.
http://content.edu.tw/junior/phy_chem/ty_lk/sir/content/cph7/cph75/cph75.html
2.
http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/html.php?html=rainbow/docs/refraction
為什麼魚很難抓?
光線從水進入空
氣中發生偏折
眼睛看到
魚的影像
眼睛
反映光線
圖片來源 http://cailang678.blog.163.com
魚的真實位置
相關現象
部分反射部分折射
圖片來源 http://www.jsblog.cn/user1/516/36171.html
全反射
圖片來源
http://blog.roodo.com/edu_genelu/archives21025734.html
實驗器材
裝水盒或一次性透明水杯
(水深能超過白紙高度)
夾鏈袋x2
白紙
x2
油性筆
X1
1. 在白紙上畫出一個愛心,
在愛心圖內用不規則線條略為塗滿。
注意事項:
1. 愛心越大越好
2. 圖形儘量接近底部
問題:
1. 為何不是塗滿?
2. 用不規則的線條?
2.將紙裝入夾鏈袋中封好。
3.在夾鏈袋上再次描繪愛心外框,
並在中間寫上 “ I LOVE U”。
I LOVE U
4.從水面上方觀察圖案變化
夾鏈袋
放入水中
看看其他應用
變色花
花兒看起來無精打
采的,放到水裡會
怎麼樣呢?
畫中有話
有愛在心裡、口難開,怎麼辦?
那就把話藏在畫裡吧!
熊貓掉進水裡會變成!?
咦?原來是
小白熊沒洗澡!
製作步驟
1.
◆ 用油性筆在白紙上畫上喜歡的圖案。
圖案需填滿顏色。
3.
◆ 使用和圖框相同的油性筆在夾鏈袋外部
描繪圖案的邊框。
2.
◆ 將畫好的圖紙放入夾鏈袋中。
4.
◆ 放入水中即可觀察變化囉!
Q&A
Q1:為何我的圖片沒變化?想想看為什麼?
A1:
Q2:夾鏈袋內的空氣如果都被先擠壓出來,會
如何?
A2:
Q3:如果夾鏈袋內有水的話,又會如何?
A3:
大氣中的光線經折射進入水中,當遇到塑膠袋
與帶內的空氣,原擬再次發生折射現象。
但因從水中進入塑膠袋內表面的入射角大過臨界
角,故而產生全反射現象。
導致不論塑膠袋內的紙片上有任何顏色或圖案,
都呈顯一片光亮的銀色畫面。
同樣角度光線通過水-空氣
介面,因為入射角未超過
臨界角,所以看得見。
光線因先通過夾鏈袋內的空氣產
生折射,造成入射角超過臨界角,
而發生全反射,導致眼睛看不見。
同樣角度光線通過水-空氣
介面,因為入射角未超過
臨界角,所以看得見。
光線因先通過夾鏈袋內的空氣產
生折射,造成入射角超過臨界角,
而發生全反射,導致眼睛看不見。
看看其他應用
變色花
花兒看起來無精打
采的,放到水裡會
怎麼樣呢?
畫中有話
有愛在心裡、口難開,怎麼辦?
那就把話藏在畫裡吧!

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