为了帮奥特曼的激光拐弯,我们从物理学原理出发,做了下面的实验。实验器材包括激光笔,打孔的矿泉水瓶,水盆,支架台。实验步骤如下:首先将矿泉水瓶的侧面打一个小洞。然后将激光笔,打孔的矿泉水瓶,支架台以及水盆放到合适的位置,保证激光是直直的通过小孔。接着将水缓慢倒入矿泉水瓶中,观察光斑和水流。有趣的现象发生了:激光从小孔出来后并不是直直的射出了,而是随着水流在“流动”,在改变位置!
我们再用水盆做一个实验:将激光沿着斜入射的角度射入。光也拐弯了!换个角度再试一下,光同样也拐弯了,并且拐的弯更大了!将换角度的整个过程展现出来。得证!奥特曼发射激光的时候可以拐弯!原理解说是光的“全反射”。如下图所示,在水柱中的光线来到水柱边界。
光的折射满足折射定律,即在入射角θ1大于一定值,满足θ1=arcsin?(n2/n1)时,折射光线便会消失,所有光线全部在界面处发生反射,即全反射;反射角θ2= θ1。可以认为水柱的两条边界平行,光线经过反射来到另一边时,入射角不变,依然满足全反射条件。这样如此反复,光线便一直被限制在了水柱中,这也就是激光会随着水流发生弯折的原因。
光纤也是类似的原理,利用全反射将光线限制在透明的光纤中,从而实现远距离的信息传输。