2026年3月26日，马鹏程老师就光的折射中虚像位置为题开展了一期成长营报告。光的折射现象是物理学中解释视觉误差的重要原理，其核心在于光在不同介质间传播时路径发生偏折。当光线从水中斜射入空气时，由于水的密度大于空气，折射光线会远离法线。人眼在观察时习惯于沿直线追溯光源，因此逆着折射光线的方向看去，会误以为物体位于其实际位置的上方。这一原理完美解释了为何清澈水底的鱼或石子看起来比实际更浅，也是“小猫叉不着鱼”这一经典物理趣题的根本原因——视觉定位与实际物理位置存在偏差。

值得注意的是，不同版本的物理教材在阐述这一现象时存在差异。例如，鲁科版教材侧重于强调水中虚像在垂直方向上的“原地升高”，即视深小于实深；而北师大版则关注水平方向，指出虚像可能更靠近观察者；教科版则通过小猫叉鱼的案例，引导学生讨论视觉习惯带来的认知误区。这些差异反映了教学中对同一物理现象不同维度的切入视角。

在理论推导层面，依据斯涅耳定律可以精确计算出折射光线的路径。然而，实验观测往往比理论模型更为复杂。通过长焦镜头对焦拍摄水中钢球的实验发现，实际成像并非简单的单一虚像，而是出现了“双虚像”现象。这是因为水中发光点形成的光锥在通过界面时，会产生子午像和弧矢像，且这两个像在空间中排成一条直线。这一发现揭示了光折射成像的复杂性，说明实际的光学现象往往包含更多细微的物理结构，远超基础理论模型的简化描述。

图文：马鹏程