Question

已知魚缸里只有一條金魚，某同學(xué)從魚缸的一角（∠C的角平分線方向）觀察，卻看到了如圖所示的景象．
（1）為了方便說明產(chǎn)生上述景象的原因，請你針對如圖抽象出便于解決問題的物理模型（用圖表示）；
（2）金魚的實(shí)際位置大約是在A處、B處或是在∠C的角平分線上？
（3）利用你所抽象出的物理模型，用簡單的光路圖說明上述景象的成因（可用文字加以補(bǔ)充說明）．

Answer 1

分析：（1）魚缸是方形的，在魚缸的側(cè)方水平看，當(dāng)眼睛從魚缸一角的棱邊沿角平分線方向附近一定范圍內(nèi)看去，有時在魚缸兩側(cè)面內(nèi)能看到兩條金魚．
（2）大致在c的平分線上，兩個像都是折射的虛像，根據(jù)光從光疏物質(zhì)傳播到光密物質(zhì)時，折射光線偏向法線來解答．
（3）根據(jù)光在空氣中和在水中的折射率不同，結(jié)合光在不同介質(zhì)中的傳播速度解答．

解答：解：（1）某同學(xué)從魚缸的-角（∠C的角平分線方向）觀察，卻看到了兩條金魚，為了方便說明產(chǎn)生上述景象的原因，抽象出便于解決問題的物理模型，如下圖所示：


（2）當(dāng)金魚位于魚缸兩玻璃側(cè)面夾角平分線附近一定范圍內(nèi)時，光從水分別通過兩玻璃側(cè)面進(jìn)入空氣，發(fā)生光的折射，根據(jù)光從光疏物質(zhì)傳播到光密物質(zhì)時，折射光線偏向法線，分別成像，這兩個像分別向兩側(cè)面靠近，而通過兩個側(cè)面的折射光線都能進(jìn)入人眼，如下圖所示．這時就會看到兩條金魚，由圖可知，金魚的實(shí)際位置大約是在∠C的角平分線上．
 
答：金魚的實(shí)際位置大約是在∠C的角平分線上．
（3）一個是經(jīng)水面折射成虛像；一個是經(jīng)側(cè)壁折射成虛像由于空氣和水的折射率不一樣，所以你看到兩個圖象，光的傳播雖然不需要介質(zhì)，但在不同條件下，傳播的速度也就不同，如真空中光速為：299792458m/s，但在空氣中，速度為真空中的4/5；在水中，為真空中的3/4；在玻璃中，速度為真空中的2/3．因?yàn)椴煌瑮l件下光速不同，所以光傳播的路徑會發(fā)生改變，即折射．折射的強(qiáng)弱與不同條件下的折射率有關(guān)!如果是淺水，物體也會在水面從下往上成像，所以魚看到兩個影像．就和鏡子面前的你看到兩個自己一樣．

點(diǎn)評：此題主要考查光的折射現(xiàn)象及其應(yīng)用，但是難度很大，對學(xué)生的要求較高，不僅要求學(xué)生應(yīng)熟練掌握掌握光的折射定律，還要求學(xué)生具備一定的空間想象能力．這是一道競賽題．