在水中排列四个不同颜色的球（天宫课堂实验详解）

环球物理 2021-12-11 21:30

以下文章来源于物理王大师 ，作者淇磊老师

2021年12月9日15点40分，“天宫课堂”第一课正式开启。神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲，并面向全球直播。

这次授课中，三位太空老师带来了5个物理实验，王大师印象最深刻的是“水球透镜”实验。

水透镜实验，很多人对其并不陌生，早在8年前的神舟十号上，王亚平就做过。这张图非常出名，曾经频繁的被用于初中物理考试题素材，是第一次太空授课的代表作。

而本次“天宫课堂”，王亚平对实验做了一个小小的升级，通过透镜看到的竟然是一正一反两个像，这是为什么呢？

原理解释

首先，咱们要来一起复习一下初中物理知识“透镜成像规律”。

如图所示，凸透镜由于对光线有会聚作用。因此当物体位于焦点之外时，光线通过时会有交叉，并形成一个倒立的像。

而凹透镜对光线有发散作用，物体透过凹透镜成像的情况只有一种——“正立缩小的像”。

备注：凸透镜成像有5种可能性，在这里只强调了一种。

根据以上的知识，以及王亚平老师实验中的成像特点，咱们来推理一下。

↓↓↓

加气泡之前的水球就是一个凸透镜，这个很好理解。

加气泡之后的水球，中间部分成像“正立缩小”，这是凹透镜的特征，其他部分仍然是“倒立缩小”的像，这个是凸透镜特征。

WAHT?

同一个水球，即使凸透镜又是凹透镜？

这就不好理解了。请看图解

在这里需要强调的是，这个实验中的水球并不规整，而是一个椭球。中央加气泡之后，中间部分单独切出来看，实际上是两个凹透镜（中间薄边缘厚），所以中间部分就可以成像“正立缩小”。

还需要补充一点的是，其他部分的凸透镜虽然没有原来完整，但对光线仍然有会聚作用，依然能够成像，只不过透过的光线变少了而已。

你学会了吗？

●文章来源于 学而思物理老师王淇磊的个人公众号

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