趙榕
你看不見我!你看不見我!
在科技館中,有一個(gè)好玩兒的空間,當(dāng)你的朋友走進(jìn)這個(gè)空間時(shí),他身體的大部分會(huì)被活生生地吞噬,很可能只剩下一個(gè)腦袋!當(dāng)然啦,這并不是驚悚片的內(nèi)容,而是科技館中的一種“隱身”技術(shù)。它巧妙地利用光的反射原理,讓你在視覺上形成錯(cuò)覺,事實(shí)上你看到的平面鏡中的像是由光的反射線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)形成的,是虛像。虛像與人所占的空間區(qū)域等大,距離相等,很巧妙地讓人隱藏起來(lái),結(jié)果你只看到一個(gè)活動(dòng)的人頭,卻沒(méi)有看到身體。其實(shí),只要你繞到鏡子背后,一下子就真相大白了!
“隱身人”光字原理
同樣的原理經(jīng)常在魔術(shù)中被應(yīng)用。想想我們?cè)谀g(shù)中常看到的“大變活人”,在觀眾的一陣陣驚呼中,曼妙少女在魔術(shù)師的指揮棒下“神出鬼沒(méi)”。其實(shí)魔術(shù)師的動(dòng)作通通是障眼法,就是為了吸引觀眾的注意力,其玄妙之處,還是在裝人的箱子上。
你想不想突然間長(zhǎng)高,一下子超過(guò)偉岸的爸爸和高挑兒的媽媽?走進(jìn)科技館的“畸變小屋”,立刻讓你美夢(mèng)成真!進(jìn)到小屋里,讓媽媽站到高處那個(gè)角落,你站在低處那個(gè)角落。好啦,現(xiàn)在讓爸爸通過(guò)外邊的觀察孔把看到的景象拍一張照片吧。哈哈,你比媽媽高了!
在我們的視覺習(xí)慣中,事物是近大遠(yuǎn)小的,我們的腦子已經(jīng)這樣處理事物的遠(yuǎn)近關(guān)系了,但是,在這問(wèn)小屋里,當(dāng)近處的人站在你認(rèn)為是遠(yuǎn)處的地方,你反而會(huì)覺得他變得更高大了,這是為什么呢?小屋中低的那個(gè)墻角給了你比實(shí)際距離遠(yuǎn)的感覺,縮小了的層高襯托出站在這里的人的高大;而高的那個(gè)墻角夸大的層高,使人在視覺上變得矮小。從門口向屋內(nèi)看去,小屋上、下、左、右四面向里延伸,形成一個(gè)半錐體結(jié)構(gòu),小屋里的裝飾畫也隨著這個(gè)半錐體結(jié)構(gòu)形成了反透視(簡(jiǎn)單地說(shuō),就是近小遠(yuǎn)大)效果。觀察孔的位置正好是半錐體上的一點(diǎn),形成了反透視的畸變效果。小屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)與裝飾把小屋還原成正常的長(zhǎng)方體,而站在屋子里的兩個(gè)人會(huì)展現(xiàn)出與實(shí)際不相符的大小比例。這現(xiàn)象是不是很神奇呀?
“畸變小屋”原理
圖上的兩條紅線哪條長(zhǎng)?用尺子量量吧!
一只底部?jī)?nèi)壁有明顯凸起的無(wú)色透明的小瓶
1先檢查一下小空瓶的底部是否有明顯凸起。把瓶底對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)光,能把光線匯聚就行了。
2將一枚硬幣放在桌上,把小空瓶放在硬幣上,通過(guò)瓶口觀察瓶底下的硬幣,你會(huì)發(fā)現(xiàn)硬幣被放大了!空瓶成了放大鏡。
3逐漸加大瓶底與硬幣間的距離,硬幣的像不斷增大,一會(huì)兒,硬幣的像不見了。
4保持瓶、幣間的距離,往瓶?jī)?nèi)注入少許清水。
5隨著瓶底被水淹沒(méi),一個(gè)清晰的硬幣的像又出現(xiàn)了。
科學(xué)原理:這得從凸透鏡的成像規(guī)律談起。當(dāng)物距小于1倍焦距時(shí),像為放大的虛像,且像與物位于透鏡同側(cè);當(dāng)物距等于或大于1倍焦距時(shí),透鏡不成像或成實(shí)像。但透鏡焦距并非一成不變,我們可以通過(guò)改變透鏡周圍的介質(zhì),“拉長(zhǎng)”或“縮短”透鏡的焦距。在上述實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)硬幣的像不見時(shí),瓶底與硬幣問(wèn)的距離大致與透鏡的1倍焦距相等。向瓶?jī)?nèi)注入水后,猶如在瓶底凸面上加了一個(gè)“水凹透鏡”,“水凹透鏡”對(duì)光線的發(fā)散作用“拉長(zhǎng)”了瓶底凸透鏡的焦距,從而使原來(lái)位于瓶底透鏡焦點(diǎn)上的硬幣一下進(jìn)入“組合透鏡”的1倍焦距之內(nèi),所以清水就能顯出硬幣的像了。
有一種有趣的酒杯——“魔杯”,會(huì)給你的家宴增添不少樂(lè)趣。當(dāng)你向杯中倒入酒時(shí),杯底會(huì)呈現(xiàn)出栩栩如生的龍鳳畫面;當(dāng)你飲完杯中酒后,龍鳳也跟著無(wú)影無(wú)蹤了,就好像你把龍鳳也喝到肚子里去了。顯然,龍鳳是不會(huì)隨著酒被喝到肚子里去的,原來(lái),這也是光線在作怪。
仔細(xì)觀察能顯像的酒杯——“魔杯”的構(gòu)成,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的底部有圓弧形的凸起,相當(dāng)于一個(gè)焦距很短的凸透鏡,在這一凸起的下方不遠(yuǎn)處嵌有一張比透鏡直徑小得多的龍鳳畫片……現(xiàn)在,你明白“魔杯”的奧秘了吧!