游泳池底部看起来比实际更浅,光线在水里"拐弯"了
看完这篇你会知道为什么游泳池总比看起来深,以及光线进入水中"拐弯"的真正原因
你蹲在游泳池边,感觉伸手就能摸到底,结果跳下去才发现水深根本不止那么点——这不是你眼睛出了问题,而是光线在跟你开了个小玩笑。
光线进入水里为什么会"拐弯"?
你可以想象光线是一列整齐行进的士兵队伍。在空气里,大家步伐一致,走得飞快;一旦踏入水中,阻力变大,脚步立刻慢了下来。问题是,整排士兵不是同时踏入水面的——靠边的人先入水,速度先慢下来,而中间的人还在快跑。这样一来,整个队伍的方向就被"掰弯"了。光线也是同理,从空气斜着射入水面时,速度突然变慢,方向就会朝"法线"(也就是垂直水面的那条虚线)偏折一下。这个现象,物理上叫做折射。
光在空气里的速度大约是每秒30万公里,进入水里之后只剩下约22.5万公里——相当于打了个七五折。速度差越大,"拐弯"的幅度就越明显。
折射是怎么让泳池"变浅"的?
你站在泳池边往下看,池底反射出来的光线是从水里斜着射出来的。光从水进入空气时,速度变快,方向又会往反方向"掰"一次——这次是偏离法线,往水面方向"摊开"。于是,这束光进入你眼睛的角度,比它真正从池底出发时的角度要更平一些。你的大脑在接收到这束光的时候,会沿着光线进入眼睛的方向往回"脑补",顺着这条被折弯后的路径推算光源的位置——结果算出来的池底,比真实位置要浅大约四分之一。
举个具体的例子:一个真实水深2米的泳池,你站在旁边看,感觉只有1.5米深。差了整整半米!这就是为什么很多不会游泳的人觉得"没多深,能站得住",结果扑通一下就没顶了。
这个现象在生活里还藏在哪里?
折射这个"小骗子"其实无处不在。插在水杯里的筷子,看起来像是从水面处"折断"了一样,原理完全相同。钓鱼的时候,如果你直接对着看见鱼的方向扔鱼钩,十有八九会落空——因为鱼的真实位置比你看到的要更深、更偏。有经验的渔民都知道要"往里补"一段距离。另外,海市蜃楼也是折射搞的鬼,只不过那次是光在不同温度的空气层之间拐弯,而不是在水里。
眼镜、放大镜、照相机镜头,全都是人类把折射"驯化"之后做出来的工具,说白了就是用玻璃把光线按照我们想要的方向"掰弯"而已。
下次跳进泳池之前,记得把眼睛看到的深度乘以1.33,才是水的真实深度——光可以骗你的眼睛,但算术不会。