小心偷窺 (特殊的鏡子 我看得見你, 你卻看不見我)

是否可能兩個人之間隔著一面玻璃, 其中一個人清楚地看見對方
另外一人卻渾然不覺? 當然兩人眼睛都沒問題!

電視或影片中 有時犯罪現場目擊者在一房間內 指認另一房間內的嫌犯
但是房間內的人卻看不見指認的人

有時偵探躲在一面鏡子後面觀察隔壁房間內得一舉一動, 可是隔壁房間內的人只知道有面鏡子卻不知道有人在窺視!

其實日常生活中我們也常遇見類似的例子:

白天汽車內的人清楚看見車外得一切 可是車外的人卻看不清楚車內的景象

白天在公車內清楚看見車窗外的景象, 但是當晚上四周較昏暗而車內點燈時
卻從車窗玻璃上清楚地看見自己的影像 而看不清楚車外的事物

想做類似的實驗嗎? 請大人在旁幫忙 小心不要打破玻璃或被玻璃割傷
找一間稍微昏暗的房間 放一張桌子 兩人在桌子兩邊面對面坐著
中間隔著一面玻璃(架好在桌面上) 兩邊各放一展檯燈從中間朝外照射
讓其中一座檯燈點亮 另一各關閉 會如何?
交換點亮的檯燈 情形又如何?
兩者同時點 和同時關又如何?

人的眼睛很靈敏 當四周黑暗時 可看見己公里外的小燈泡
可是當附近光源較亮時 遠方的燈泡就看不見 被淹沒了
就好像在台北市 除了稍微較亮的星星外 很不容易看見 滿空其它的星星
到昏暗的郊外時 會發現滿空的星星 !

難道台北市政府將星星藏了起來嗎?
所謂[光害] 便是指 四周的背景光線 將星星的光給淹沒了!

當光線遇到不同介質時 由於光現在不同介質內行進的速度不同
於是在兩介質的介面上 原入射光線會 一部份反射 一部份透射進入另一介質

當兩介質的折射率的比值(或光線在介質內速度的比值)愈大時 反射的光線愈多
 當兩者的折射率愈接近時 則透射的光線愈多 反射的愈少
(其實很容易理解, 當兩者的折射率一樣時 也就是在同一介質內光線完全前進不會反射)

當光線從空氣中垂直射向透明玻璃時 大約有4%的光線會反射 (96%的光線會射入玻璃)
進入玻璃的光線再度遇到空氣時 又有4%的光線反射回玻璃 96%的光線穿透射向空氣中

白天在室內時 會有大量的光線從室外射入室內
而較昏暗的室內光線遇到玻璃時 僅有少量的光線反射回來
因此不容易看見玻璃上反射出自己的影像
但是當夜晚室外較暗時 屋外進入室內的光線很少時
而室內點燈 則 室內4%的反射光比室外射入的光還強
則清楚地看見自己在玻璃上的影像 玻璃變成鏡子了!

其實何時候都會有部分的光線從玻璃上反射
只是與從另一面射入光線強度大小的差別 而讓我們有不同的感覺!

若是玻璃表面鍍上一層薄薄的反射膜(折射率相差較大或薄金屬膜)
則大部分光線反射 少部分透過去 ,
若是玻璃鑲在牆上 另一邊是一個昏暗的房間
則雖然僅有少量光線透出去 但是另一間房間的人仍可看見
由於該房間昏暗極少光線透過來 於是我會將玻璃視為是鏡子

有時 電影情節中 偷窺的房間也很亮 不知道是導演想測試觀眾的物理直覺還是導演不懂的物理. 但是演員絕對看得見 只是假裝看不見而已 (演員最會表演不是嗎?)
 


物理教學示範實驗教室
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作者:國立台灣師範大學物理系黃福坤
最後修訂時間:  since 2011/06/20