气泡并没有“只在下面出现”,而是**同一批气泡在不同观察角度下反光强弱不同**,主要是光的**折射和全反射**造成的。
茶水的折射率接近水,约 \(1.33\);气泡里是空气,折射率约 \(1.00\)。光从茶水射向气泡时,是从光密介质射向光疏介质,入射角大于约 \(48.6^\circ\) 就会发生**全反射**。这时气泡壁就像一个小镜子,会把光反射回去。
- **从液面以上往下/斜上方看**:光主要从上往下进入茶水,穿过气泡时多半是透射过去,很少反射回你的眼睛;而且液面本身会反射外界光,像一面镜子,进一步遮住液体内部。所以气泡看起来“没有”或很不明显。
- **从液面以下往上看/斜下方看**:来自上方或侧面的光,在气泡壁上更容易发生全反射,再向下反射进入你的眼睛。气泡就像一个个小银球,在深色茶水里特别亮,所以你会看到“很多气泡”。
另外,液面本身也有类似的全反射/镜面反射:从水下看水面,斜看时水面会像镜子;从水上看水面,也会反射环境光。这也会加强上下视角的差异。
所以结论是:**气泡一直都在,只是从上面看它们对光“透明”,从下面看它们像小镜子一样反光,于是突然变得很明显。** 换个角度或用手电从侧面照,你会看到气泡亮度连续变化。