硬币隐身之迷

硬币隐身之迷

方正三中  郑晓东

　　当同学们到你家里来玩的时候，你可以表演一个小魔术，并且请大家来解释一下这个魔术中的秘密。

　　在桌子上放着一枚硬币，取一个玻璃杯，把里面盛满水，然后把玻璃杯压在硬币上，这时候，请同学们从杯子的侧面看去，大家会发现，硬币不见了。谁也没有把它拿走，但是从杯口向下望的时侯，硬币还好好的放在那里。

　　然后，你趁别人不注意的时候，给玻璃杯底沾上一些水。再请别的同学来重做这个实验。这一回，大家一定会惊奇地发现：这个魔术不灵了，透过玻璃杯的侧壁，同学们总能看到一个闪亮的硬币。假如你不说出这个秘密，恐怕谁也没有办法再使硬币消失。

　　利用光的全反射现象可以解释这个有趣的实验。光从空气经玻璃杯底进入水里的时候发生了折射，因为是从光疏媒质进入光密媒质，所以折射光线全都向法线方向靠拢。这使得大部分光线以很大的入射角射向杯子的侧壁，因而发生了全反射。反射的光线又折回水中，从杯口射出，因此从杯子的侧面看不到硬币，而由杯口向下望去，硬币还好好地放在那里。

　　做这个实验，应该用口比底大的玻璃杯，而不要用上下一般大的玻璃杯。为什么要这样做，你可以根据光的折射定律想一想。

　　杯底和硬币之间沾有水以后，情况就变了：硬币射出的光线从水中穿过杯底再进入杯子里的水中。这种情况下，杯底可以看成是一块平板玻璃，它的上下都是水，光线通过它的时候方向不变。这样，硬币射出的光线到达杯子的侧壁上的时候，一部分光线入射角并不很大，当然不满足全反射条件，这些光线从侧壁上透射出来使你看到杯底下的硬币。有趣的是，如果硬币只有一部分沾上水，而另一部分没有沾上水，那么你就只能看到沾水的一部分。

　　还可以用许多其它的方法观察到全反射现象，下面再介绍两个。

　　找一个又大又深的脸盆，盛满清水。把一个硬币扔在盆底，然后用一个较重的玻璃杯倒扣住硬币(注意，在向下按玻璃杯的时候，不要让杯中的空气漏出来)。这时候，你再从玻璃杯的侧面望去，就会发现玻璃杯变得不透明了，它的侧面象镜子一样闪着银光，并且映出盆底的印花，而硬币却无影无踪了。

　　还可以用另一种方法来做这个实验：把玻璃杯正立在脸盆里，用杯底紧紧压住硬币。你从杯子的侧面望去，也会发现玻璃杯不透明了(注意，不要让水进入杯内，如果杯子里进了水，就变得透明了)。

　　别看这些实验做起来很简单，要说清它的道理还要费一番脑筋，你自己想想看。

　　利用光在玻璃的内表面上会发生全反射的原理，可以制成光学仪器——全反射棱镜。光线垂直射入棱镜的一个侧面，然后以45°的入射角投射在棱镜的内表面上。由于玻璃的临界角是42°，所以这束光线发生了全反射，反射光从另一个侧面射出来。

　　全反射棱镜能让光线转一个90°角，也可以让光线转一个180°角，很象一面镜子一样，可是这是一面没有镀银面的镜子，所以它不怕潮湿。另外，它在反射光的时候光的损失也很少，更没有平面镜多次反射形成很多个像的毛病。因为有这些优点，在科学研究中常用它代替平面镜来改变光的方向。

　　钻石之所以光彩夺目，也是由于光的全反射。钻石是非常珍贵的宝石，它又叫金刚石。天然金刚石并不都是非常美丽的，必须经过人的加工，才能光彩夺目。

　　金刚石的一种式样有五十多个棱边。假如有一条光线从金刚石的上面射入，由于金刚石折射率很大，临界角很小，所以绝大部分光线会在它众多的内表面上发生全反射，于是，各个方向上，都有它反射的光线，所以看起来总是晶莹透亮，闪闪发光，十分迷人。

　　用其它宝石或玻璃按同样形状制成的仿制品，都赶不上金刚石光彩夺目，其原因是其它宝石的折射率都比金刚石小，因而临界角大，光线在宝石内没有在金刚石里那么容易发生全反射。

　　学了上面的知识，你来解释一下：

　　把透明的玻璃打碎成粉末后，为什么会变成雪白的?