2013年1月19日

科學玩具-光學-光學遊樂園(二)


將平面鏡彎折,便有可能將虛像變成實像。方法很簡單,市面上有一種叫做「軟鏡」的東西,顧名思義,它不像普通玻璃鏡子硬梆梆的,而是在透明塑膠片的一面加上一層銀色塗層,便使它有了鏡子的功能,是袖珍模型屋裡面用的小鏡子。由於體積小、可裁切,所以便於攜帶與使用,功能也蠻多的。連鎖便利商店以前集點送的迪士尼公仔系列舞台上就有。
這是柱狀的曲面鏡,不是向內凹,就是往外凸
只能變胖或變瘦,也就是不會讓鏡中的我長高
猜猜看,哪些是凹面鏡,哪些又是凸面鏡呢?

光學遊樂園中,面鏡家族當然不能忽略了球面鏡的存在。而和自己「握握手」,正是利用球面鏡的成像原理做製作而成的光學玩具。當人的手擺在凹面鏡2倍焦距(2f)的位置時,經過凹面鏡反射的像,會成像在2倍焦距的對稱位置時,由於是倒立、相等的實像,所以看起來就好像正在和自己握手一樣。
武俠小說中有左、右手互博練功的情節
但理解了簡單的科學原理後,就能和自己面對面握手

當物體放在凹面鏡的兩倍焦距之外時,所形成的是倒立縮小實像;如果物體放在凹面鏡的一倍焦距至兩倍焦距之間時,所形成的是倒立放大實像;若物體放在凹面鏡的一倍焦距之內時,所形成的是正立放大虛像。不過,有一個特殊的位置,就是物體恰好在兩倍焦距時,便會倒立相等實像。
其實凹面鏡的焦距,就是曲率中心
由凹面鏡的兩倍焦距外來觀察,所呈現的是倒立實像
由於我的身體和相機鏡頭都是在兩倍焦距之外,所以是縮小的影像

隨著手往中心主軸移動,物與像的巨離也越來越近
最後在中間交會,就好像在和自己握手一樣,不過其實什麼也抓不到

另外一種形式的光學玩具就是蝕刻出來的反射式光柵。同樣會在反射金屬薄膜層上形成彩虹般的光譜。也就是讓反射出來的光束之間形成干涉現象。若有兩道光束重疊時,波形之間的相消或相長,都會隨觀察者的位置而不同,也就是不同的人會看到不同的顏色。
這結合了光的干涉現象與全像術的技術
所以不只可以形成彩虹般的光譜,更可以在上面刻出你想要的立體圖案
自己還可以在家動手DIY哦~

最後還有這種形式的古老光學玩具,我把它叫做幻覺球好了,在纏繞成螺旋狀的鐵絲上,依附著一個鐵球。當螺旋狀的鐵絲旋轉的同時,球似乎是往上攀升的,但是轉久了之後,其實又會發現其實球只是原地旋轉,並沒有改變高度。又或者是螺旋狀的鐵絲逐漸往下旋降,邊下降邊縮小,似乎出現了無止境的循環過程。

其實球是焊接在鐵絲上的,根本沒有改變兩者之間的相對位置。會出現這種錯覺,都是因為球體的上面與下面那兩圈鐵絲所造成的視覺效果。注意看球體上下這兩圈哦!鐵絲旋轉到球體之前時,會讓人有圓球上升的錯覺;而鐵絲旋逐漸轉到球的背面被圓球擋住時,就會讓人誤以為球正在爬升呢!
古老的光學魔術-幻覺球
旋轉中的螺旋似乎提供了一個軌道,讓球得以向上爬
不過這只是視覺上的把戲,球和螺旋可是黏得緊緊的
根本不會向上提升或向下沉淪

鏡頭可是一動都不動哦

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