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創新實驗・光的全反射

畫中有話

一個夾鏈袋、一張白紙、一支油性筆,放進水裡斜著看,畫會變成另一幅畫,字會變成另一句話。用光的全反射變魔術,學員把想說的話藏進畫裡。

畫中有話
  • 48.75°水到空氣的臨界角
  • 4 樣材料夾鏈袋、白紙、油性筆、一盒水
  • 2 層袋子裡畫圖,袋子外描邊
  • 40%計分最重創意

斜著看看

圖去哪裡了

拉動角度,看光線碰到袋子裡的空氣時怎麼走;右邊是學員作品下水前、下水中、下水後的真實照片,也可以點下面的小圖切換。

水空氣紙上的圖
學員作品:下水前學員作品:下水中學員作品:下水後

角度是水中的視線和袋面法線的夾角;臨界角用水的折射率 1.33 計算。

原理

光出不來

紙在夾鏈袋裡,紙和袋子之間有一層薄薄的空氣。光從空氣走進水裡會偏折;倒過來看,從水裡斜斜往袋子看,視線和法線的夾角一超過臨界角,光就在袋面上全部反射回來。

當女僕碰上了水
當女僕碰上了水
  • 臨界角1.33 × sin θ = 1,θ ≈ 48.75°。
  • 看不見袋子裡的紙變成一片銀亮的反光。
  • 看得見畫在袋子外面的線泡在水裡,沒有空氣層,一直都在。

怎麼做

先畫裡面再描外面

  1. 01

    畫圖

    填滿顏色

    用油性筆在白紙上畫圖,圖案要填滿顏色。

    先畫紙上的圖
  2. 02

    裝袋

    封好袋口

    把畫好的紙放進夾鏈袋,封好袋口。

  3. 03

    描邊

    留下的線

    用同一支油性筆,在夾鏈袋外面描出要留下來的線條。

  4. 04

    下水

    換個角度

    放進水深超過紙張的水盒,換個角度看。

    放進水箱,換個角度看

失敗範例・技巧 30%

太早露餡就不好玩了

內外顏色差太多,還沒下水答案就被看穿。技巧佔 30%:紙剪得剛好不晃動、答案藏得好、用對顏料不掉色。

  • 愛台灣藏不住

  • 差一點就是神作

精彩範例・設計 40%

讓人哇一聲

有梗、有驚喜,下水前後差越多越好。設計是計分裡最重的一項。

  • 惡魔溶於水

  • 走過傷痛

  • 哥哥有練過

藏字典範

把話藏進畫裡

心裡話說不出口?下水前是一幅畫,下水後多了一句話。

  • Believe 下水變成 lie

  • 人物旁邊多了一句話

  • 玫瑰裡藏了字

大師作品・畫工 30%

畫得好看也是分數

畫工佔 30%:同樣藏得好,畫得細的作品下水前後都耐看。

  • 樹林裡藏著一隻貓

  • 枯樹林裡走出一頭鹿

  • 一棵大樹

一路帶過

從社團到美術班

  1. 穿外套的男孩下水後,外套不見了

    2013社團

    科學研究社

    在南港高中的科學研究社第一次玩「衣服消失術」。

  2. 圖案下水變成一行字

    2015美術班

    創新實驗

    美術班的創新實驗課,物理結合藝術。

  3. 撒旦下水後只剩骨頭

    2015營隊

    金山高中科學營隊

    「光的魔法師」:先變魔術,再動手玩。

  4. 暑輔現場:先在紙上畫圖

    2022暑期輔導

    高中暑輔

    暑期輔導,來點好玩的。

做完之後會知道

眼見不一定為憑

  • 折射與折射率。光從一種介質進到另一種會偏折。
  • 全反射與臨界角。入射角太大,光就出不去。
  • 用物理說故事。想好下水前、下水後要怎麼反轉,才有驚喜。
  • 細心與手作。描邊對得準、紙剪得剛好,魔術才不會露餡。