從水底下看世界

1、266。從水底下看世界許多人都想不到，如果我們從水底下來(lái)看世界，世界會(huì)是怎 樣不平凡：它在觀察者的眼里會(huì)變得差不多不能被認(rèn)出來(lái)了。設(shè)想你是在水底下，抬著頭在看水面上的世界。那些在你頭頂上 浮著的云是一點(diǎn)也不會(huì)改變形狀的：因?yàn)樨Q直的光線是不會(huì)折射 的?？墒撬衅渌矬w，只要它們射出的光線成銳角地和水面相 遇，它們的形象就會(huì)被歪曲：它們好像位置越低的被壓縮得越緊光線和水面相遇所成的角度越小，擠得越利害。這也是可以 理解的：水面上所見(jiàn)的世界既然全部都應(yīng)該容納在那個(gè)狹小的水 底下的圓錐體里，一條 180的弧既然應(yīng)該縮短到差不多一半， 彎成一條97的弧，那末形象也就自然要被歪曲了。從物體射出 的光線如果

2、用100左右的角和水面相遇，物體在水里的像會(huì)被 壓縮得幾乎認(rèn)不出來(lái)了?？墒亲钍鼓愠泽@的是水面本身的形狀: 從水底下往上看的時(shí)候，它們完全不是平的，而是一個(gè)圓錐形!在你看起來(lái)，你是站在一個(gè)大漏斗的底部，而漏斗的壁是用比直 角稍微大一些的角度97彼此傾斜著的。這個(gè)圓錐體的上部 邊緣圍著由紅、黃、綠、藍(lán)、紫等顏色組成的彩色圈。為什么會(huì) 這樣呢？白色的陽(yáng)光是由各種顏色光組成的，每一種顏色光都有 自己的折射率，因此也就有自己的 臨界角。就是因?yàn)檫@個(gè)緣 故，從水底下往上觀察的時(shí)候， 物體也好像是圍著彩虹的光圈了。那末在這個(gè)包含著整個(gè)水面上世界的圓錐體的邊緣以外，還可以 看到些什么呢？那里展開(kāi)著一片發(fā)光的水

3、面，它像鏡子一樣，會(huì)反映水底下的各種物體。對(duì)水底下的觀察者說(shuō)來(lái)，形狀最特別的是部分浸在水里部分露在 水面上的物體。讓我們?cè)诤永锊逡桓克顪\的標(biāo)桿圖 這時(shí)候，眼睛在水底下 A點(diǎn)的觀察者會(huì)看到些什么呢？我們現(xiàn)在 把四周能被他看到的地方棗 360分成幾個(gè)區(qū)，然后對(duì)每一個(gè) 區(qū)分別進(jìn)行研究。在視野1的界限里，如果河底的亮度足夠的話， 他能看到河底。在視野 2里，他能毫不歪曲地看到標(biāo)桿的在水面F的部分。在視野3里，他大約會(huì)看到標(biāo)桿的同一部分的反映像， 也就是標(biāo)桿的浸在水里部分的倒影請(qǐng)記住，這里所說(shuō)的是“全 反射。再高些，水底下的觀察者會(huì)看見(jiàn)標(biāo)桿的在水面上的部分但是它并不和水底下的部分相連接，而是移到高得

4、多的位置 上，跟下面的部分完全脫離開(kāi)。不用說(shuō)，觀察者一定想不到這個(gè) 懸在空中的標(biāo)桿就是原先那段標(biāo)桿的延長(zhǎng)部分！這一部分的標(biāo)桿 顯然已經(jīng)大大地被壓縮了，特別是它的下面一部分一一那里的幾 條刻度線顯然已經(jīng)十分接近了。河岸上被洪水淹沒(méi)了一半的大樹(shù)，從水底下看的時(shí)候，就應(yīng)該像 圖267里所畫的那種樣子。如果在豎標(biāo)桿的地方立著一個(gè)人，那末從水里看出來(lái)，這個(gè)人的 形狀會(huì)跟圖268里所畫的一樣。下水洗澡的人，在魚(yú)的眼睛里就 應(yīng)當(dāng)是這種樣子的！在魚(yú)看來(lái)，在淺灘上行走的人是被分成了兩 截的，變成了兩個(gè)動(dòng)物：上一截沒(méi)有腳，下一截沒(méi)有頭，卻有 只腳！當(dāng)我們從水底下的觀察者魚(yú)的旁邊走開(kāi)的時(shí)候，我們的上半部分身體就會(huì)越

5、下越縮短。等我們走了一段距離以后，幾 乎全部水面上的身體都會(huì)消失只剩下一個(gè)空懸著的人頭 這些不尋常的結(jié)論，我們能不能直接用實(shí)驗(yàn)來(lái)印證一下呢？可惜 到了水里以后，即使我們能在水里睜開(kāi)眼睛， 也看不到很多東西。首先，我們?cè)谒镏荒軌蚨毫魩酌腌?，而在這些時(shí)間里水面是來(lái)不及恢復(fù)平靜的；要透過(guò)動(dòng)蕩的水面來(lái)看清物體，當(dāng)然是困難的。第二，前面已經(jīng)講過(guò)，水的折射率跟我們眼睛的透明部分的折射 率很少分別，因此在視網(wǎng)膜上出現(xiàn)的物像極不清楚，周圍的一切 看上去都會(huì)模糊不清。從潛水鐘、潛水帽或是從潛水艇的玻璃窗 里向外看，也是不能看到所要看的東西的。在這些情況下，我們已經(jīng)講過(guò)，觀察者雖然是在水底下， 卻跟 水F觀察的

6、情況不一樣：因?yàn)樵谶@些情況下，光線在進(jìn)入我們眼 睛以前，先要穿過(guò)玻璃再到空氣里，因此，它就要受到相反的折 射。受到相反的折射以后，光線或是恢復(fù)了原來(lái)的方向，或是取 得了新的方向，但是總不會(huì)保留住它在水里所取的方向的。這就 是為什么從水下室的玻璃窗向外看，也不能得到 水下觀察的 正確概念。不過(guò)我們沒(méi)有必要親身去水底下，從水里看水面上的世界?？梢?利用一種內(nèi)部裝滿水的特別照相機(jī)來(lái)研究 水下觀察。這種照 相機(jī)不用鏡頭，代替它的是一種中間鉆著小孔的金屬片。很容易明白，假如光孔和感光底片之間的全部空間都裝滿水，那 末外面世界映在底片上的像，就應(yīng)當(dāng)跟水底下的觀察者所看到的像一樣。用這種方法可以得到極有趣的照片，圖260就是這樣得 到的照片之一。至于水底下的觀察者眼里所看到的水面上的物體，形狀所以會(huì)那樣歪曲例如直的鐵路橋在照片上變成了弧形，我們?cè)谥v到池的平底為什么看上去好像是凹形的時(shí)候，已經(jīng)講過(guò)了。還有一種方法可以直接看到水底下的觀察者眼里的水面上世界: 可以把一面鏡子沉在一池平靜的水里，適當(dāng)?shù)厥圭R子傾斜，就可 以在里面看到水面上物體的反映像。利用這些觀察法得到的結(jié)果，在一切細(xì)節(jié)方面，都可以證明上面 那些理論上的見(jiàn)解是正確的。由此可見(jiàn)，水里的