文與圖／許良榮

今天我們要做的實驗相當有趣，利用杯子加水的折射效果，可以看到圖形被改變。現在就讓我們準備好器材，一起來做這個有趣的實驗吧！

器材：玻璃杯、圖卡。

步驟：

一、將空的杯子放在斜的條紋紙卡前（如圖一），然後加水到杯子裡，可發現杯子加水的部分，斜的條紋改變了，變得有點水平（如圖二）。

二、將空的杯子放在紙張邊緣前面，可看到杯子中藍色背景與白色紙張各占一半（如圖三），接著加水到杯子裡，結果有水的部分，藍色、白色兩區塊對調了（如圖四）！

三、將空的杯子放在三條線段前面，此三條線段的開口朝右（如圖五），接著加水到杯子裡，結果中間的線段沒有變化，但是上下線段變成曲線，而且開口朝左（如圖六）！

原理：

觀察圖一到圖六的杯子成像，可發現都是產生「左右顛倒、上下相同」的結果。本實驗的原理與《玩出創意3 : 77 個奇趣科學玩具》一書中〈箭頭隨身變〉相同，都是因為光的「折射」。

水與空氣的折射率不同，因此裝了水的杯子就如同一個「圓柱狀的凸透鏡」，結果造成了左右對調的現象，亦即原本「／」的圖形，會變成「＼」；而水平的「－」線段還是「－」。

成像原理如圖七所示（由杯子上方往下觀察），當影像的左、右光線（以不同顏色箭頭代表）進入杯子中的水時產生折射，最左邊（紅色）與最右邊（藍色）的折射結果的位移最多，因而形成左右顛倒的影像。至於影像的上、下（不同高度）保持一樣，是因為不同高度的光線，進入圓柱狀的杯子時有相同的入射角。例如圖七中的藍色光線，高度不同時，入射角還是一樣，因此成像的高度位置沒有改變。

叮嚀的話：

一、實驗用的杯子，杯身必須是圓柱形的（例如燒杯），記得不要使用四方形的杯子。

二、為了突顯水的折射效果，杯子加水時不要加滿，建議加一半即可。