Question

如图所示，在清澈平静的水底，抬头向上观察，会看到一个十分有趣的景象：

　　（1）水面外的景物（蓝天、白云、树木、房屋），都呈现在顶角q =97°的倒立圆锥底面的“洞”内；

　　（2）“洞”外是水底的镜像；

　　（3）“洞”边呈彩色，且七色的顺序为内紫外红．

　　试分析上述的在水下观天的奇异现象．

 

 

Answer 1

答案：见详解
解析：

水面外的景物射向水面的光线，凡入射角0≤q 1＜90°时，都能折射入水中被人观察到（如图甲）．根据折射定律，在q 1=90°的临界条件下 　　， 　　因为水的临界角q 0=48.5°，所以，倒立圆锥的顶角为 q =2q 2=2q 0=97°． 　　水底发出的光线，通过水面反射成虚像，也可以在水下观察到．但是由于“洞”内有很强的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光（尤其是全反射光）造成的水底镜像（如图乙）． 　　光线从空气中折射入水中时，要发生色散现象：红光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大．因为眼睛感觉光线是沿直线传播，所以从水中看到的彩色“洞”边，是内紫外红（如图丙）．

提示：