科學魔法王：箭嘴大反轉
【明報專訊】你有沒有想過在家中隨時找到魔法道具呢？今期介紹一個運用水及玻璃的科學性質來設計的魔法。你也隨時能化身成為「科學魔法王」呢！
文、圖：順利天主教中學化學及數學科教師、香港數理教育學會及香港科學創意學會理事 李偉瀚
■材料
畫有箭嘴的紙 1張
玻璃瓶 1個
自來水
1. 為玻璃瓶注滿自來水。
2. 預備一張畫有箭嘴的紙。
3. 手拿着畫有箭嘴的紙慢慢移向玻璃瓶。(紙與玻璃瓶之間的距離須大約為玻璃瓶的直徑)
4. 直至紙上的箭嘴剛好在水瓶的背後，停止移動。
這個時候，神奇的事情發生了。本來朝向左方的箭嘴，在水瓶的背後，居然反轉方向了。如果觀眾夠細心的話，也會發現箭嘴的長度或已出現變化。這個魔法的效果相當神奇呢！
■科學原理
玻璃和水均會使光線折射(refraction)，玻璃瓶裝滿水之後，整個物件組合儼如一個凸透鏡(convex lens)，使光線折射，從而令物體(object)的影像(image)放大、縮小。
(1) 當物體放在凸透鏡的焦距(focal length)以內時，產生的影像是「正立放大」的虛像。(2) 當物體放在凸透鏡的焦距1至2倍時，產生的影像是「倒立(inverted)放大」的實像。(3) 當物體與凸透鏡之間的距離為2倍焦距以上，產生的影像則是「倒立縮小」的實像。所以，只要將畫有箭嘴的紙放在水瓶的焦距之外，就會產生倒立的實像，也就是「箭嘴反轉了」的魔法效果呢！
■魔法小貼士
1. 示範用的箭嘴是由電腦列印出來的，其實在家中隨意拿起筆，就可在紙上畫箭嘴。
2. 箭嘴的長度不宜長過玻璃瓶的闊度，否則不能在水瓶的背後呈現整個箭嘴反轉了的情况，會令魔法效果大打折扣。
3. 你可以嘗試用玻璃杯取代玻璃瓶，也能成功施展魔法。當然，箭嘴的長度也需相應減短。
■科學探究
你可以嘗試改變紙與水瓶之間的距離，從而觀察箭嘴影像方向及大小的變化。
