12月9日下午，中國空間站上的三名航天員給大家上了一堂生動的“太空課”！這也是中國空間站入軌以來的首次太空授課，主講老師王亞平繪聲繪色地講解了很多太空小知識，詳細介紹了中國空間站内的“健身房”，“小廚房”，以及“實驗室”。

另外，空間站上的三名航天員還使用提問的方式，遠程回答了地面小朋友提出的各種疑問：在太空中能自由走路嗎？空間站能上網收發郵件嗎？空間站中的飲用水是怎麼來的？太空中能正常轉身嗎？等等。

其中最精彩最生動的就是水球實驗課了，王亞平用一個簡單圓環做成了一個特殊的大水球，大水球顯示了王亞平的倒像。接着，王亞平往大水球裡面添加了一個大氣泡，神奇的一幕出現了，大氣泡卻顯示出王亞平的正像。

為何水球成倒像，而水球裡面氣泡卻成正像呢？估計很多小朋友都想知道原因吧，那麼我就來簡單科普一下。

光的折射

常玩彈珠的小朋友應該從透明的玻璃球中看到過這種景象，對面的人和物都是倒的，而且左右颠倒，為什麼會這樣呢？這其實是因為玻璃球對光的折射所緻。

其實，光的折射在現實世界中普遍存在，海市蜃樓、幻日、日華等自然現象都跟光的折射有關，就連夜空中的星星眨眼也是光的折射引起的，因為航天員在太空中看到的星星是不會眨眼的。

真空光速為299792458米每秒，是一個固定的常數C，光在緻密的空氣中、水中和玻璃中傳播速度比真空光速要小，因此才會出現折射現象，折射率就是反應光在介質折射的強度。

折射率公式為n=c/v，n是折射率，C是真空光速，V是光在介質中速度，由折射率公式可以看出，折射率其實就真空光速和介質光速的比值，V越小，那麼折射率就越大，那麼光的折射就越明顯。

凸透鏡原理

玻璃的折射率在1.5～1.85之間，正是因為玻璃對光的折射率很大，所以，我們就用玻璃做成凸透鏡，凸透鏡能将陽光彙聚在一個點上，這個點能産生數百攝氏度高溫，能輕松點燃火柴棍，甚至能點燃紙張。

說到凸透鏡，就涉及到一個焦距問題，凸透鏡的焦距由它的曲率而定，也就是說中間部分越突出焦距就越小，一般來說，凸透鏡的焦距定在10厘米左右。

凸透鏡的焦距還決定了物體倒像和正像，當物體與凸透鏡的距離在一倍焦距以内時，得到放大的正像，當物體與凸透鏡的距離在一倍焦距和兩倍焦距之間時，得到放大的倒像，當物體與凸透鏡距離在兩倍焦距以外時，得到縮小的倒像。

其實，玻璃球就是一個最厚的凸透鏡，由于中間部分太過突出，導緻它焦距極短，焦距在它的外表面附近，所以，我們通過玻璃球來觀看前方的物體，物體與玻璃球的距離永遠都在兩倍焦距之外，所以，我們将看到一個縮小的倒像，并且左右颠倒。

王亞平在太空做的水球相當于一個玻璃球，水的折射率約在1.333，要比玻璃略小，但仍無法改變水球焦距太短的問題，焦距仍然在水球表面附近，所以，我們通過水球看到對面王亞平的就是縮小的倒像，跟玻璃球一樣。

為何水球裡面大氣泡顯示正像？

我們換位思考一下，陽光通過空氣進入玻璃做成的凸透鏡，光線會彙聚在一起，那麼陽光通過玻璃進入空心的凸透鏡時，還會把光線彙聚在一起嗎？結果去是相反的，光線變分散，其原理和凹透鏡有些相似。

所以，大水球裡面有了大氣泡就相當于有了兩個透鏡，一個是凸透鏡（大水球），另一個是凹透鏡（大氣泡），一個是聚集光線，另一個是分散光線，合在一起最後獲得的效果是大氣泡表面圖像成正像，由于氣泡表面是弧狀的，于是顯示為縮小的正像。

這就是為什麼王亞平做的大水球顯示出她的倒像，大水球裡面的氣泡反而顯示出她的正像了，你看懂了嗎？

結尾

空間站環境跟地面環境最大的差别是沒有重力，王亞平才能在空中做出一個圓圓的大水球來，然後再在大水球裡面放一個大氣泡，但在有重力的地面上，這是不可能做到的。

正是因為沒有重力，多種科學實驗才拿到太空中去進行，可以取得事半功倍的效果，國際空間站就進行過數百項科學設計實驗，取得了巨大的科學成果，例如铯原子鐘實驗，玻色–愛因斯坦凝聚體實驗等。

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