文字里的科学

    “垂钓绿湾春，春深杏花乱。潭清疑水浅，荷动知鱼散。日暮待情人，维舟绿杨岸。”这是唐代诗人储光羲所作的五言诗《钓鱼湾》。

    这首诗描写了在潭边钓鱼等待好友时所见，语言朴素自然，描绘出钓鱼湾满含春意的景色。诗中选取的杏花、清潭、荷叶、绿杨，都是最能表现春天特点的景物。

    “潭清疑水浅，荷动知鱼散”，这是脍炙人口的千古名句。凝望一湾潭水，潭水清澈见底，一览无余，使人感到潭水变浅了。

    一湾潭水清澈见底，其深其浅本来是极明白的事，由于同样一个物体，观察到在水面上和在水中的长短是不同的，诗人用了一个“疑”字，以示感觉的不同。为什么潭清就显得水浅？这要从光的折射说起。

    光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫作光的折射。光线从空气斜射进入水中或其他透明介质中都会发生折射。

    光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，于是光就产生了折射。

    光在空气、真空中速度约为每秒30万千米，在玻璃中传播的速度约为光在空气、真空中速度的2/3，约为每秒20万千米 ，在水中传播的速度约为光在空气、真空中速度的3/4 ，约为22.5万千米。这样光从空气中进入水中或玻璃的时候就会发生折射。

    光从空气斜射进入水等介质中时，折射角小于入射角；光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。原来物体从水中发出的光线，由水进入空气时，会在水面发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，觉得这些光线好像是从它们的反向延长线的交点的物体像发出来的，物体像是虚像，物体像比物体位置高。

    因此，从上面看水、玻璃等透明介质中的物体，会感到物体的位置比实际位置高一些，这是光的折射现象引起的。“潭清疑水浅”正是由此而产生的。

    由于光的折射，池水看起来比实际的浅。诗人在这里用了一个“疑”字，说明他只是“怀疑”潭中的水浅了，而实际上潭中的水并没有浅。这种现象只有在潭中水清澈见底的时候才会发生，水混浊的时候，我们看不见从水中发出的光线，自然也就看不见水中的物体影像了。

    当你站在岸边或池塘边，看见河水或池塘水清澈见底，深不过齐腰时，千万不要贸然下去，因为你看到的水的深度，不是真正的水的深度，是光线经过折射产生的虚像。你对水深估计是不正确的，此时下水必然会惊慌失措，发生危险。

    经常叉鱼的渔民都有这样的经验，鱼儿在清澈的水里面游动，可以看得很清楚。然而，沿着你看见鱼的方向去叉它，却叉不到，因为你看到的鱼是鱼的虚像，当然不会叉到鱼。有经验的渔民都知道，只有瞄准你看到的鱼的下方才能把鱼叉到。因为鱼要比它的虚像低一些。而若使用激光枪射鱼，只要瞄准所看到的像就行了，因为激光枪发出的光线在水中也会发生折射。

    很多人都有这样的经验，把一块厚玻璃放在钢笔的前面，玻璃只挡住钢笔的一部分，笔杆看起来好像“错位”了，就像筷子插入水中，好像被折断了一样，这种现象也是光的折射引起的。

    印度洋、太平洋生活着一种射水鱼，它是自然界的神射手。射水鱼口腔里有一个特殊凹槽形管道，就像水枪的枪管一样，能射出强劲的水柱，射程可达1米。但是要水里捕捉空中的猎物，射水鱼必须要克服一个很大的问题，从水下往上看，一切物体的位置都发生了位移，也就是说，从水下到空中光线会发生折射，射水鱼的瞄准成了问题。射水鱼看到一个猎物，比如一只苍蝇，它看到的苍蝇的位置与实际的位置之间是有差别的。但是这难不倒射水鱼，它会调整目标的位置。射水鱼还有一种本领就是能够跃出水面近30厘米去抓住猎物。

    诗人当然不懂得光线的折射原理，但是他知道这个现象，而水中物体的虚像要比物体高这样一个现象，一定要在水清澈见底的情况下才能出现，从而以潭水的清澈衬托出春天水清天秀的景色。