插在水裡的吸管,為什麼看起來是彎的?

琥珀
琥珀插在一杯水裡的吸管,是不是看起來在水面折斷了呢?可是,吸管其實還是直直的喔。
30秒看懂答案
琥珀先用30秒告訴您答案吧。

吸管本身並沒有彎。從水裡的吸管發出的光,在水面進入空氣時會改變方向(折射)。可是眼睛和大腦會把光當成是直直前進過來的,再決定東西的位置,所以只有水裡的部分看起來像在別的地方,吸管就像在水面折斷了一樣。

斜斜插在一杯水裡的吸管,在水面處看起來像折斷一樣錯開了
在水面的地方,吸管看起來像折斷一樣錯開了。照片:User Bcrowell on en.wikipedia / CC BY-SA 3.0 / 維基共享資源

東西出現在光來的方向

我們看得到東西,是因為從那個東西來的光進到了眼睛。我們會覺得,光從哪個方向來,東西就在那個方向。吸管露出水面的部分,光只經過空氣就到達眼睛,所以看起來就在原本的位置。

光在水面改變方向

另一方面,從水裡部分來的光,在從水進入空氣的地方,前進的方向會改變。這就叫做折射。光在同一種物質裡是直直前進的,只有在水和空氣的交界處才會改變方向。

方向改變是因為速度改變

光會改變方向,是因為前進的速度改變了。光在空氣中每秒大約前進30萬公里,但在水中會變慢,大約是22萬6000公里。斜斜地穿過交界時,速度一改變,方向也會跟著改變。從正面直直穿過時,雖然會變慢,方向卻不會改變。

琥珀
琥珀原來光在水中,前進得比在空氣中慢呢。

眼睛和大腦以為光是直的

眼睛和大腦沒辦法察覺光在途中轉了彎。它們把光當成是直直過來的,判斷東西就在光的來向往後延伸的地方。所以水裡的部分看起來偏離了真正的位置,像是在水面折斷了。水裡的部分有時候也會看起來比外面粗。

圖:吸管看起來錯開的原理
水空氣真正的位置看到的位置眼睛光在水面改變方向眼睛和大腦以為光是直的

想知道更多

  • 把吸管從水裡拿出來,它還是直的。這樣就能確認,看起來彎彎的是光走的路線造成的。
  • 光在水中比在空氣中慢,在玻璃中又更慢,大約是每秒20萬公里。讓光變慢得越多的物質,光就彎得越厲害。
  • 放大鏡、稜鏡和彩虹,也都是因為光改變方向的折射而產生的。我們的眼睛也是利用折射來聚集光線。
琥珀
琥珀吸管看起來彎彎的,是因為光在水面改變了方向,眼睛和大腦卻以為光是直直過來的呢。

三選一小測驗

放進水裡的吸管為什麼看起來折斷了?

看答案
  1. 光的方向改變了
  2. 水把吸管弄彎了
  3. 水把光吸收了

光的方向改變了 從水中來的光在水面改變方向,但眼睛和大腦以為光是直直過來的,所以水中的部分看起來位置偏掉了。

參考資料

  1. Refraction and SightThe Physics Classroom(英文)
  2. Refraction of lightScience Learning Hub (University of Waikato)(英文)
  3. Bent PencilSchool of Physics, The University of Sydney(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。