國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

箭頭隨身變

杯子加了水,箭頭會神奇的倒過來喔!

材料:燒杯(或圓形玻璃杯)、水
操作步驟與現象:

  在一張紙卡上畫一個箭頭,放在空燒杯的後面。注意:紙卡距離燒杯大約為燒杯的直徑。在燒杯前面觀察(距離燒杯要超過燒杯的直徑),可以看到箭頭。(如圖一)

  將水加入燒杯,神奇的現象發生了:原來朝右的箭頭變成朝左,方向改變了!(如圖二)

觀看實驗影片(9.6M)

原理:

  水和玻璃都會使光線折射,燒杯加水之後,成為一個圓形的凸透鏡,因此會使物體的影像產生放大、縮小等等現象。

  當物體放在凸透鏡的焦距以內時,產生的影像是「正立放大」的虛像。如果物體放在凸透鏡的焦距1~2倍時,產生的影像是「倒立放大」的實像,2倍焦距以上則是「倒立縮小」的實像。

  因此,將箭頭放在燒杯(加水)的焦距之外,基本上就可以形成倒立的實像,也就是看到方向顛倒的箭頭。

叮嚀的話:

1.由於不知道焦距是多遠,因此操作前必需先試驗箭頭與燒杯的距離,以免距離太近,短於焦距就無法形成方向顛倒的效果。通常距離略大於燒杯的直徑,都可以成功。

2.觀察時,眼睛距離燒杯的距離不要太靠近,因為倒立實像的成像位置一定大於焦距。

3.建議燒杯選用500mL以上的,這樣才可以觀察比較大的箭頭。燒杯太小,箭頭容易超出燒杯的寬度,不利於觀察。

4.教學上可以挪動燒杯與箭頭的距離,讓學生觀察影像的變化。(如下圖)

觀看實驗影片(11.7M)

參考資料

  國中理化地科:http://w3.sljhs.ylc.edu.tw/bandit/FLASH/convex.swf