当你来到一家餐厅用餐
服务员热情地递上了一杯热茶水
你不经意地往茶杯中一瞥
却发现这杯子中
怎么还有“油污”在浮动!?
但如果重新倒一杯热水
“油污”好像被倒掉了一样
消失不见了
所以杯子中交错的水影
真的是油污吗?
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其实,我们能看到的这种交错的水影,和能在水中看清油污是相同的原理,都是由于液体折射率的差异。
可是,杯中只有热水这一种液体,为什么会出现折射率的差异呢?难道这交错的水影还有“厌冷喜热”的性质吗?
研究人员使用阿贝折射仪,依据光的全反射原理来测量液体的折射率。同时,搭配恒温水浴缸来测量不同温度的去离子水的折射率:
△去离子水折射率随温度的变化。
实验结果表明,液体(去离子水)的折射率随温度升高而减小。原来,热水进入杯子后,部分与相对较冷的杯底杯壁接触的热水被冷却,并和周围仍然高温的水形成局部对流,这些存在对流和水温变化显著的区域折射率变化明显,就会让我们感觉仿佛有两种不同的液体在流动,看到交错的影子。
△冷热对流
同理,其实将冷水倒入热杯子也会有类似的现象,关键就在于杯子和倒入液体之间的温度差异。
像这种由于某些物理性质的差异,引起折射率变化,从而产生奇妙光现象的例子并不少见,海市蜃楼就是一个典型的例子,其根本原因是空气密度的差异。