八年級(jí)《物理》(人教版)上冊第38頁的第3題是:請你用光的直線傳播知識(shí)解釋影子是怎樣形成的.
圖1是習(xí)題中配的一幅手影圖片.看到這幅圖片,同學(xué)們一定會(huì)想到2008年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)上“最有新鮮感的節(jié)目”——妙趣橫生的手影表演《逗趣》:一只吃得正香的小鴨子,猛然啄住前來偷食的小狗的耳朵,疼得小狗嗚咽著想逃也逃不了,小鴨和小狗撕扯成一團(tuán).一時(shí)間,鴨鳴犬吠吵得不可開交(如圖2).
手影藝術(shù)是我國民間藝術(shù)的瑰寶,它利用光源與被投射物體的關(guān)系,僅僅依靠一燈一布,表演者利用自己的一雙空手,十指靈動(dòng),就能在幕布上演藝著天上飛的鳥、地上跑的狗、水里游的魚等(如圖3),而且小鳥成長、人唱歌、人逗小狗,都是活靈活現(xiàn);母鳥喂雛、小狗舔舌、人物喜怒,皆是惟妙惟肖,難怪觀眾笑得淚花四濺,報(bào)以潮水般的掌聲.
手影與平時(shí)見到的樹影、太陽下的房屋影子、旗桿影子的形成原理是相同的.光在傳播過程中是沿直線行進(jìn)的,且光不能穿過不透明的物體.當(dāng)光射到不透明的物體——手上時(shí),光就被擋住了,因此在這個(gè)不透明的物體——手的另一側(cè),就會(huì)有一個(gè)光照射不到的區(qū)域,顯示出物體的陰影,即(手)影.
早在春秋時(shí)期,我們的祖先就對(duì)影子的形成有了研究,被稱為“中國科圣”的墨子和他的學(xué)生曾做過世界上最早的“小孔成像”實(shí)驗(yàn).
在一間黑暗的小屋里,在向陽的墻上開一個(gè)小孔,人對(duì)著小孔站在屋外,屋內(nèi)相對(duì)的墻上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)倒立的人影.為什么會(huì)這樣呢?《墨經(jīng)》中寫道:“景光之人煦若射,…,足敝下光,故成景于上;首敝上光,故成景于下.”意思是說:光線像射箭一樣,是直線行進(jìn)的,腳擋住下部直射過來的光線,射過小孔,成影在上邊;頭擋住上部直射過來的光線,穿過小孔,成影在下邊,就形成了倒立的影.這是人類歷史上第一次對(duì)光沿直線傳播和影的形成的解釋.
墨子還進(jìn)一步解釋了物體和投影的關(guān)系:光被遮擋就產(chǎn)生投影,物體的投影并不會(huì)跟隨物體一起移動(dòng).飛翔的鳥兒,它的影子仿佛也在飛動(dòng)著,實(shí)際上并不然.飛鳥在某一瞬間遮住了直線前進(jìn)的光線,形成了影子.一瞬間后,飛鳥移動(dòng)了位置,原來光線照不到的地方,現(xiàn)在照到了,舊影就消失了,而在新的地方,又出現(xiàn)了新的影子.這就是說,鳥在飛翔中,它的影子并不跟著移動(dòng),而是新舊投影不斷更新的.
想到一個(gè)和影子有關(guān)的成語——杯弓蛇影,感興趣的同學(xué)不妨查一查這個(gè)成語的來歷,看看它和我們學(xué)到的物理知識(shí)有怎樣的聯(lián)系.
責(zé)任編輯 程哲
中學(xué)生數(shù)理化·八年級(jí)物理人教版2008年9期