Làm thế nào để đổi chiều mũi tên vẽ trên giấy?

Để thực hiện thí nghiệm này, bạn cần chuẩn bị 1 bình nước, 1 ly nước, 1 tấm giấy màu và 1 cây bút lông mực đen. Đầu tiên, chúng ta vẽ 3 mũi tên lên tờ giấy màu và tô kín chúng bằng bút lông. Sau đó, đặt tờ giấy dựa vào tường và để ly nước phía trước tờ giấy. Từ từ đổ nước vào ly, bạn sẽ thấy 3 mũi tên dần đảo chiều khi nước dâng lên.

Giải thích cho thí nghiệm này đó là do hiện tượng khúc xạ ánh sáng, trong đó ly nước đóng vai trò như một thấu kính.

Trong thí nghiệm trên, khi chưa đổ nước, trong ly là không khí (chiết suất là 1 nhỏ hơn chiết suất của thủy tinh 1,5 rất nhiều), thành ly mỏng nên chỉ xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng, tia sáng chỉ bị bẻ cong một phần nên nhìn xuyên qua ly ta thấy các mũi tên không được thẳng.

Những mũi tên vẽ bằng mực đen sẽ tự động đổi chiều khi bạn nhìn chúng qua một ly nước.

Khi đổ nước vào trong ly, chiết suất của nước khoảng 4/3 xấp xỉ bằng chiết suất của thủy tinh 1,5 với cấu tạo tròn của ly nước (tương đương với 2 mặt cong lồi úp vào nhau). Lúc này, ly nước giống như một thấu kính hội tụ nên ảnh qua hệ thấu kính (thấu kính ly nước và thấu kính mắt) khiến ta nhìn thấy ảnh ngược chiều của các mũi tên.