“隱身”一直是人類的夢想,為了實現(xiàn)“隱身”,科學家們突破創(chuàng)新,發(fā)明了各種超級材料、隱身涂層,科學愛好者們自由探索,也發(fā)現(xiàn)了一些“隱身”小技巧。
我查找了大量資料,發(fā)現(xiàn)書籍和論文上記載的都是對光學隱身技術和超級材料的研究,知識比較深奧。于是,我決定從網絡上的“隱身”視頻入手,用簡單的實驗求證這些“隱身術”的效果,分析其中的原理。
一、探究過程
(一)食用油“隱身術”
實驗步驟:將150 mL的小燒杯放入500 mL的大燒杯中,此時兩個燒杯都清晰可見。往燒杯中倒入食用油直至小燒杯被完全淹沒,此時,小燒杯“消失”了。
實驗分析:我用三線光源照射玻璃杯,觀察光的傳播路徑。我發(fā)現(xiàn)倒入食用油后,光線在大燒杯中是直線傳播,沒有因為小燒杯的存在而發(fā)生折射。
對此,老師解釋,光的傳播路線與物體的折射率有關。于是,我進一步查找資料,發(fā)現(xiàn)食用油的折射率約為1.47,普通玻璃的折射率為1.50。由于食用油與普通玻璃的折射率接近,光在兩者的交界處沒有發(fā)生折射,顯得渾然一體,所以我們看不到浸泡在食用油中的小燒杯。
(二)“消失”的魚
實驗步驟:在紙上畫一條魚,把魚裝入透明塑料袋中密封,將塑料袋垂直放入裝滿水的水槽中,俯視發(fā)現(xiàn),沒入水中的魚“消失”了。
實驗分析:我用三線光源進行照射,發(fā)現(xiàn)水下部分的光線發(fā)生了折射,在特定的角度看不到水里的魚。
(三)塑料瓶“隱身術”
實驗步驟:將1500 mL的塑料瓶裝滿水,把一根長19.5 cm、直徑0.5 cm的木棍放在塑料瓶的正后方。移動木棍,當木棍與水瓶的距離大于90㎝時,木棍“消失”了。將木棍放在同樣的距離水平移動,木棍又現(xiàn)身了。
實驗分析:在同樣的距離,木棍為什么會忽隱忽現(xiàn)呢?我用三線光源照射水瓶,發(fā)現(xiàn)光線穿過水瓶后發(fā)生了偏折,很多折射光線交叉后出現(xiàn)了一些沒有光線經過的“死角”。我將木棍放在此區(qū)域,木棍就“消失”了!
(四)柱鏡光柵“隱身術”
實驗步驟 :將一塊柱鏡光柵放在物體上方(前方),調整兩者的距離,柱鏡光柵后的物體由模糊變得不可見,實現(xiàn)“隱身”效果。
實驗分析:我將柱鏡光柵放在顯微鏡下觀察,看到上面布滿了平行的條紋,條紋有亮有暗、有粗有細。原來,柱鏡光柵是由一根根細小的圓柱狀凸透鏡排列組成,每一根柱狀凸透鏡都會把背后的物體壓縮成一根細條,當透鏡數(shù)量足夠多時,物體就會被分解成無數(shù)根相同的細條,讓人看不見,從而達到“隱身”效果。
二、實驗結論
經過多次實驗,我發(fā)現(xiàn)“隱身術”與光的傳播路徑、物體的折射率等都有關系:如果兩個物體的折射率相近,就可以讓其中一個物體“隱身”;當光發(fā)生折射或反射時,物體沒有出現(xiàn)在光的傳播路徑上,也可以實現(xiàn)“隱身”。在多種“隱身術”中,利用柱鏡光柵實現(xiàn)“隱身”的方法局限性小、操作簡單。
三、應用價值
長輩們經常說家里有些物品不美觀,于是,我用柱鏡光柵制作了一個“隱身盒”,將它擋在物體前,物品就看不見了。
指導老師 吳劍輝 紀藝璟
專家點評
黃新階 正高級教師、全國優(yōu)秀教師、湖北省首批十大名師
祖翌涵同學精心挑選了4種有趣的“隱身術”,通過實驗驗證“隱身”效果,并揭示影響“隱身”效果的關鍵因素為光的傳播路徑、物體的折射率等。其題材饒有趣味,方法別具一格,過程詳盡無遺,結論真實可信,表述精準恰當,是一篇水準很高的小學生科學實踐報告。
(欄目編輯:李瑚)