核心概念
光
折射
反射
折射率
引言
如果你往一個透明的玻璃杯裡倒水，它是什麼顏色的？ 它是透明的，對吧？但是如果你試著透過它去看玻璃杯另一邊的世界會發生什麼？ 它看起來有點扭曲，可能有點模糊和不均勻。如果水是透明的，為什麼我們不能清晰地透過它看東西？答案與光如何在水、玻璃和其他透明材料中傳播有關。類似於你在游泳池裡跑步一樣，當光試圖穿過水或玻璃時，它會減速。當光減速時，它要麼從材料上反彈，要麼在穿過時彎曲。我們可以看到光線的這些變化，這表明那裡有東西。在這個活動中，你將玩弄光線，使普通物體出現和消失！
背景
當在空氣中傳播的光線照射到水面時，一部分光線會從水面上反射出去。其餘的光線會穿過水，但在進入水時會彎曲（或折射）。當光線照射到玻璃或任何其他透明材料時，也會發生同樣的事情。一部分光線從物體上反射出去，而其餘的光線則穿過並被折射。
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所有材料都有一個被稱為折射率的量，它與光在材料中傳播的速度有關。當光線穿過空氣進入另一種透明材料（如玻璃）時，它的速度會發生變化，並且光線會被玻璃反射和折射。這導致我們看到玻璃，因為它反射和折射光的方式與周圍的空氣不同。光線的變化使我們能夠區分一個物體和另一個物體。然而，如果透明物體被另一種具有相同折射率的材料包圍，則光線在進入物體時不會改變速度。因此，您將無法看到該物體。
在這個活動中，你將觀察不同材料的折射率如何幫助我們看到（或看不到！）光線穿過它們的物體！
材料
兩個透明玻璃罐、高碗或至少能裝八盎司的飲用杯（提示：Pyrex玻璃特別適合此活動。）
植物油，大約14盎司或足夠裝滿一個玻璃杯一半（提示：避免在此活動中使用“輕”植物油。）
玻璃滴管（塑膠滴管或透明塑膠吸管也可以使用。如果您使用吸管代替滴管，每次浸入吸管時，請用手指蓋住頂部，以避免液體進入吸管。說明將告訴您何時鬆開手指。）
其他透明玻璃物體，例如彈珠、珠子、放大鏡或玻璃攪拌器（可選）
準備
將一個罐子裝一半植物油。
將另一個罐子裝一半水。
在開始活動之前，請確保您的滴管是乾淨的。
設定一個平坦的工作表面，如果任何水或油濺到上面，可以將其擦乾淨。
步驟
拿起您的滴管（或吸管），在不擠壓的情況下將其浸入水罐中。（對於此步驟，避免用滴管或吸管吸入任何水。） 您注意到滴管有什麼變化嗎？您還能看到它嗎？看得清楚嗎？
將滴管保持在水中，擠壓頂部以吸入水。 如果您使用的是吸管，請從頂部鬆開手指，讓浸入的吸管充滿水。一旦滴管裝滿水，滴管有什麼變化嗎？ 滴管裝滿水後是更容易看到還是更難看到？
從水中取出滴管，擠出所有多餘的液體。
將滴管浸入油中，不要擠壓它。 確保避免在第一步中吸入任何油。您注意到滴管有什麼變化嗎？ 您還能看到它嗎？ 當滴管在水中時，是否更容易看到它？
擠壓滴管，使其充滿油。（如果使用吸管，請從頂部鬆開手指，讓浸入的吸管充滿油。）發生了什麼？ 您還能看到滴管嗎？ 它現在比空的時候更容易看到還是更難看到？
從罐中的油中取出滴管，然後擠出多餘的油。
慢慢地將罐中的油倒入裝有水的罐中。 如果您非常小心地執行此操作，油會剛好在水面上！（如果它們混合在一起也沒關係，一旦您停止倒入，它們就會分離。）
讓油和水沉澱並分離（大約一到兩分鐘）。您注意到油有什麼變化嗎？ 裡面有氣泡嗎？ 如果有氣泡，請仔細觀察它們，看看它們是上升還是下沉。 如果它們下沉，它們實際上是被困在油中的水泡！
用罐中的油填充滴管（或吸管），然後慢慢地將其浸入油層，使滴管在底部的水層和油層中都可見。觀察水層中的滴管，然後在油層中觀察。 這兩層中的滴管有什麼不同？ 在油中還是水中更容易看到滴管？
將滴管的底部尖端置於水層中，擠壓滴管以排出內部的油並使其充滿水。再次觀察水和油層中的油滴管。這次是在油中還是水中更容易看到滴管？
額外活動：嘗試使用玻璃物體（例如彈珠、珠子、眼鏡或鏡片）重複此活動。（在使用任何物體之前，請確保您已獲得嘗試的許可。） 請注意，當您將它們放在油中而不是水中時，哪些東西最難看到。您認為這是為什麼？
觀察和結果
當滴管充滿油並浸在油中時，它是否變得不可見（或至少更難看到）？ 這是預期的情況。 當它在水中（並且充滿水）時，可能也很難看到。
滴管“消失”是因為我們看到光線遇到玻璃的方式。當光線照射到玻璃物體時，一部分光線會從玻璃上反彈（或反射）。其餘的光線會繼續穿過玻璃物體，但是當光線從空氣移動到玻璃時，光線會彎曲（或折射）。
油的折射率非常接近玻璃的折射率。 因此，當光線穿過油並進入玻璃滴管時，只有很少一部分被反射或折射。 結果，我們只在油中看到滴管的“影子”。
更多探索光的折射演示，來自 PBS 學習媒體
使用雷射測量明膠中的光速，來自科學夥伴
使用雷射指示器測量液體中的糖含量，來自科學夥伴
此活動由科學夥伴合作推出
