关键概念
物理学
光
反射
角度
引言
光真是太奇妙了！它可以像波，也可以像粒子；它可以是红色、蓝色或彩虹的任何颜色；你甚至可以将所有颜色混合在一起得到白色！它以直线传播，但看起来仍然会绕过物体弯曲。它可以穿过空气，但并不需要空气。与声音不同，光可以从遥远的恒星穿过真空到达我们这里，历时数百万年，或者它可以被发送到光纤电缆中，在不到一秒的时间内环绕世界！这听起来令人印象深刻吗？那么，从瓶子里把光倒进玻璃杯或水槽里呢？这听起来对你来说太牵强了吗？试试这个活动，让它发生吧！
背景
你有没有注意到你需要用手电筒对着物体才能照亮它？这表明光沿直线传播。但是，如果我们引入镜子或将光束照射到水中会怎样呢？光线从光滑表面弹射（换句话说，被表面反射）或光线进入介质时弯曲（意味着被表面折射）会在这些直线上引入弯曲。（下面“更多探索”部分列出的几项活动可以帮助你更好地理解这些现象。）
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在这个活动中，你将观察当水体内部的光线到达水面时会发生什么。几乎垂直照射到水-空气表面的光线会穿透过去；这就是我们称水为“半透明”的原因。但是你知道吗，水也会反射一部分光线？对于以小角度照射到水面的光线，它几乎就像一面镜子。当光线最初以小角度照射到水束边界时，它会不断以小角度照射到边界，并被反复反射。它几乎无法逃逸到密度较低的介质中，例如空气。这被称为全内反射，并解释了为什么当光线穿过水时会被困住。
材料
手电筒
空的无色透明苏打水瓶（一升装效果最佳）
铝箔
水
黑暗的房间，带水槽或浴缸
准备
将手电筒放在透明空苏打水瓶的底部，以便在打开时，光线直接射入瓶子，朝向瓶颈。
用铝箔包裹瓶子和手电筒。确保你仍然可以触碰到手电筒的开/关按钮。将瓶子包裹到瓶口边缘，但保持瓶口打开，以便你仍然可以向其中注入液体。
找一个可以变暗的房间，并且有一个你可以轻松倒入水的水槽或浴缸。
将准备好的瓶子装满水
步骤
打开手电筒。稍后你将关掉房间的灯。 你期望看到什么？瓶子会发光吗？只有顶部的开口会发光吗？你期望光束会照亮房间，在天花板上形成一个圆圈，还是不会有太大动静？
关掉房间的灯并观察。你的预测正确吗？
稍后你将把瓶子里的东西倒进水槽或浴缸里。 你期望看到什么特别的东西吗？
倾斜瓶子，使水以流动的弧线流入水槽或浴缸。（如果你需要检查倒水的位置，可以短暂地打开房间的灯。）观察光线去向。 光线是否沿直线传播以照亮水槽后部，是否跟随水束照亮水槽底部，还是几乎没有任何东西被照亮？水束在黑暗中是发光的还是几乎看不见？
当水流完时，观察光束现在照射在水槽或浴缸的哪个位置。它在不同的位置吗？为什么？
拓展： 如果你有激光笔，请用它重复这个活动。（但请注意：永远不要直视激光产生的光，也不要让光线从反射材料反射回你的眼睛。）在你用激光笔重复这个活动之前，探索激光产生的光和手电筒产生的光之间的差异。 它们有什么不同？；它们有什么相似之处？这些差异如何影响你在这个活动中观察到的现象？这个活动证实还是驳斥了你的预测？
拓展： 光纤是柔韧的玻璃丝。它们被用作电缆，以长距离传输激光脉冲（携带信息）。光线不会随着光纤平滑弯曲，而是频繁地撞击其壁。每次光线撞击壁时，都会被反射回光纤中。只要你不急剧弯曲光纤，激光就会一直被困在电缆中，直到末端。 你能发现这项活动和光纤电缆之间的相似之处吗？你能找到在你的水束中传输信息的方法吗？如果可以，怎么做？
观察与结果
你注意到一开始光线是如何照亮瓶子指向的天花板或墙壁上的点的吗？当你倒水时，你是否惊讶地看到光线是如何跟随水束的？
最初，当你举起水瓶时，手电筒发出的光线几乎垂直照射到水面。在这种情况下，光线可以很容易地穿过水面，并直线传播以照亮天花板或墙壁上的一个点。当你倾斜瓶子并倒出水时，情况发生了变化。现在，光线以小角度照射到水面。在这种情况下，水面像镜子一样将光线反射回水中。反射的光线继续传播，再次遇到水边界，在不同的位置，但仍然以小角度，并再次被反射回来。光线一次又一次地在水束边缘被反射。它被困在水束内部并跟随水的路径，直到水撞击水槽或浴缸时才被释放。在那里，光线向各个方向反射。你观察到一个明亮的光点。
光线以类似的方式在光缆中传播，在到达电缆末端释放信息之前，不断地从电缆边缘反射。
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本活动由科学伙伴合作呈现
