在泳池池底有一枚硬幣

當狐狸貓低頭往泳池看時

狐狸貓所看到硬幣位置的深度會是真正的深度嗎

還是看起來會比較淺或是比較深呢

你會如何應用光的知識來回答這個問題呢

請暫停一下 拿起紙筆

試著用自己的方式來回答看看吧

狐狸貓想給大家一個小提示

可以先將抽象的問題具體化

比如說畫出示意圖

將硬幣 兩種不同介質

以及狐狸貓的眼睛位置清楚地畫出來

你也可以試著簡化原本的問題

比如把硬幣當成一個小點就好

當問題中的物件都被清楚的畫出來之後

就可以開始畫出光的路徑圖來分析囉

解決問題的第一步

是先將原本模糊抽象的問題描述清楚

並將必要的物件加以簡化

因此 我們可以把泳池簡化成一個水杯的大小

因為泳池的大小並不重要

而我們也可以用一個小點來代表位在底部的硬幣

因為只要知道一個小點在水中的成像

就能類推出整個硬幣在水中的成像

而我們就將狐狸貓的眼睛處在水杯的正上方

減少斜角可能帶來的複雜問題

在簡化問題之後 我們的問題就會變成是

位在上方的眼睛看到的小點位置 會在哪裡呢

因為我們可以看到東西

是因為物體的光射入我們的眼睛

而不是眼睛射出光線去捕捉物體的資訊

因此 我們可以先畫出一條從小點發出的光線

當光線行進到水與空氣的交接

其法線是垂直於兩個交界面的線

而因為光在空氣中的光速比在水中快

因此當光從水中往空氣折射時

折射線會偏離法線

同樣的 我們可以往另外一個方向畫出另外一條光線

折射後的光線同樣偏離法線

這兩條光線會射入上方的眼睛

那麼眼睛看到的成像會在哪裡呢

眼睛所看到的成像 是沿著這兩條光線往回溯的交點

因此會發現 在水底的小點

因為光的折射現象看起來的位置會比原本的還要淺

因此 狐狸貓在泳池池底看到的硬幣深度

會比實際上的深度還要來的淺

而下次當你去泳池或海邊玩耍時

也要小心判斷實際的水深

因為看起來比較淺 實際上是比較深的喔