2013年10月14日

科學展覽品-光學-圓筒曲面鏡(圓筒鏡)

數百年前,自然哲學家、數學家與藝術家就已經將密碼藏在畫作中
雖然不是無字天書,但需要依照特定的方法才能將扭曲的圖案還原回來

中文簡介如下:
圓筒曲面鏡是由一圓筒上的曲面鏡和一幅彩色圖畫所組成。該圖畫被依一軸心沿徑向延展過,形成一幅在平面上看已扭曲變形的圖像。將鏡子置於圖像附近,找到正確的軸心就能回復圖畫的原貌。這種以區面反射來不均勻地延展圖像的方法,在十四世紀時就被沿用於視覺藝術中,用來產生娛樂或神秘化的效果。在達文西的畫稿中就可以見到早期的畫例。

而近代藝術家則應用相同的原理把畫作繪製在生活用品上,最常見的莫過於杯、壺與盤的組合。通常是這樣子的,把圖文印製在圓型盤子的外緣處,再利用杯或壺外側的圓柱面將圖文還原回來。

當然,前提必須是杯或壺的外側是鏡面,利用鏡面反射才能清楚地反映出原本的圖文。由於中國古代盛行的是陶瓷文化,不論是上釉或是霧面,都沒有這樣的時空背景將相同或類似的創作發展起來。而西方在數學演算、玻璃工藝與視覺藝術上的發展,提供了相當寬廣的創作空間。

操作方法如下:
把金屬筒放在頁面的中間,然後觀看筒上的影像。

利用光滑的金屬面反射光線,遵循反射定律的原理,將離反射面較遠且較寬的圖文,以虛像的方式呈現在鏡中接近圓心的地方,且空間壓縮程度較大;而離反射面較近且較窄的圖文,則為在接近鏡面處出現的鏡中虛像,空間壓縮程度較小。但不管如何,經由外凸的圓柱面鏡所呈現出來的,都是縮小虛像,差別只是在程度上而已。
只要有凸面鏡,在特定的面鏡曲率下就能立即呈現效果
如果手邊沒有軟鏡,也可以用水砂紙將鋁罐拋光後充當凸面鏡

原理:
這裡所展現的影像稱之為歪像,所謂歪像是一些扭曲的圖像。但是透過某種特定的方式去觀看,就會正常顯像。在這個例子當中,是透過曲面鏡面來反射。很多路標都是用歪像的方式來呈現,常見的設計方式是把圖像拉長,好讓靠近的駕駛人可以看得一清二楚。
科教館準備了各式各樣不同的圖案讓參觀民眾體驗
可以試著將正常圖案反射成歪斜像,也可以將歪斜像反射成正常圖案

國中階段的藝術與人文領域早已將這一類型的圖畫納入教材中,如果對這方面有興趣的話,可以自己嘗試著將直角座標系統轉換成極座標系統,將方格畫成由圓心向外擴散的圓弧狀,就可以將想要的圖案繪製在對應的格子裡,不過如果連這個過程都不想動手的話,Word裡的文字藝術師倒是可以幫你一把。

6 則留言:

  1. 老師,我之前有在pansci上po了一篇歪像的製作文章
    供您參考
    http://pansci.tw/archives/48259

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    1. 照片中的兒子當時是小二,現在已經升上小五。帶他到處去看看,保持好奇與探索很重要呢^_^

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    2. 小朋友一開始看到一定會覺得很神奇XD

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    3. 所以我都跟在兒子後面,看他會主動去操作什麼,這也給予我拍照的時機。

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  2. 親愛的老師您好,我是晨星出版社青少年組編輯敝姓鄭,近期本出版社有本新書《百變博士01 變化萬千的光》,內容依序解釋光的實質、產生及傳播,最後以實驗帶入光的折射與色散。

      「百變博士系列」內容涵蓋光、力、風、熱能、火山與地震、基因、火、聲音、電子、原子等,為一套最適合當作銜接教材的科普叢書。本系列可配合國小、中年級「自然與生活科技」課程,既可作為理化科和生物科打下紮實基礎的參考書,書中的小實驗更可以當作學校老師上課的好教材!另外更希望能提供中小學生在正規的學校教育之外,能有類似科學家的探究活動,學習運用科學知識來解決問題。

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    晨星出版有限公司 編輯/鄭乃瑄

    Tel: 04-23595820 分機140/Fax: 04-23550581
    407台中市工業區30路1號

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    1. 好的,請寄給我書稿。之前也有幫貴公司審查、推薦過「超時空規劃局」一書,聯絡資料容電話中聯繫。

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