一個小實驗帶你在家看見“海市蜃樓”

各位家長有沒有帶娃刷到過蓬萊海市蜃樓的視頻？孩子好奇地問“這是真的嗎？”“為什么會憑空出現(xiàn)？”

今天這篇文，不僅幫你給孩子講明白海市蜃樓的科學(xué)原理，還附1個在家就能做的簡易小實驗，材料常見、步驟簡單，既能滿足孩子的好奇心，又能悄悄培養(yǎng)科學(xué)思維，再也不用怕孩子追問“十萬個為什么”～

實驗材料

實驗步驟

步驟1

向透明水槽中加入清水和食鹽，等待食鹽在水中完全溶解。這個過程中可以用攪拌棒進行攪拌，加速食鹽均勻溶解。

步驟2

在溶解好的鹽水表面鋪上一層塑料布，確保塑料布完全覆蓋水面，隨后沿著塑料布邊緣緩慢倒入清水，避免兩層水提前混合。

步驟3

小心地將塑料布從水槽中抽出，此時能清晰看到鹽水與清水之間形成一條明顯的分界線，隨著鹽水和清水逐步混合均勻，這條分界線會逐漸模糊。

步驟4

用激光筆照射兩層水的交界處，此時可以直觀地觀察到，原本沿直線傳播的激光發(fā)生了明顯的彎折。

步驟5

保持激光筆照射兩層水的交界處，觀察光線彎折現(xiàn)象，同時將橡皮鴨置于水槽后方。此時會看到兩個特殊的影像：一是清水水面形成的橡皮鴨倒像，這是光的鏡面反射產(chǎn)生的效果；二是在橡皮鴨的正上方，憑空出現(xiàn)了另一只正立的橡皮鴨虛像。這個“憑空”出現(xiàn)的虛像，正是對蓬萊海市蜃樓奇觀形成原理的直觀模擬。

實驗原理

由于鹽水的密度大于清水，當(dāng)兩者在水槽中分層時，水的密度會隨著高度的增加而逐漸減小。與之對應(yīng)的是，水對光的折射率也會隨高度升高而減小，最終在水槽內(nèi)形成具有折射率梯度的介質(zhì)層。

橡皮鴨反射的光線進入這一介質(zhì)層后，傳播路徑會逐漸向下彎曲。當(dāng)光線的入射角達到臨界值時，光線就會在介質(zhì)層內(nèi)發(fā)生全反射；經(jīng)過全反射的光線改變傳播方向，再次折射進入人眼。這樣，我們就看到了一個位于實物上方的正立虛像，即“海市蜃樓”。

再看蓬萊的自然環(huán)境：作為臨海城市，海水的比熱容大于陸地，夏季海面空氣較冷，密度較高，上層空氣較暖，密度較低，在空氣中形成了一個與實驗類似的下密上疏的折射率梯度層。當(dāng)遠方景物的光線在此氣層中發(fā)生類似的折射與全反射，便形成了游客們津津樂道的海市蜃樓奇觀。

海市蜃樓是光“玩”的折射把戲，下次再遇海上“仙山”，你或許會笑著想起：原來這奇觀，早被我們在小水槽里演過一遍啦。

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責(zé)任編輯｜趙青云 李雅欣

運營編輯｜李雅欣

質(zhì)量審核 | 原飛燕

圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《自制“海市蜃樓”》，撰文/劉楚薇（國家衛(wèi)星氣象中心〔國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心〕），原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請注明來源。

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