2012年12月21日

科學玩具-光學-投影手電筒


不管玩具的型式、性質為何,都跟科學原理脫離不了關係,這跟年代無關,任何時代都有代表性的玩具,從小時候人人視為珍寶的橡皮筋、尪仔標、沙包或彈珠,到現在的具有聲光效果才能吸引小孩子目光的甲蟲王者競技台、湯瑪士小火車等等,無一不具科學原理。
柯南偵探事件簿第六冊-真實之影

當科學創意可以融入其中時,玩具就可以不止是玩具,可能是舊瓶裝新酒,但以不同於以往的材質再度出現。這是創意,也可以是革命,更可能是劃時代的記號,就像芭比娃娃一樣。

上一款介紹的科學玩具-光學-菲涅爾透鏡的使用原理是光線的折射,其實這也是光線穿透過物體的應用,下面這一款投影手電筒也是相同的,只不過在穿過透鏡之前,還需要先經過彩色正片,而將正片上的影像及色彩投射出去。沒錯!它就是投影機的應用,但是少了面鏡反射的步驟。

這是幾乎各類型玩具店都會販售的商品,從小賣店到7-11都有,所要投影出去的圖案早就設定在旋轉盤上,只待燈泡光線的穿透,便可以產生不同的色光並組合成圖案,所以它不只是玩具手電筒。
記得以前小時候有一種給小孩子玩的照相機,雖然不能真正攝影,而且看起來就是很假,但可以藉由轉軸轉動已經設定好的底片,然後由觀景窗看到照片,通常是各種動物啦,現在應該還買得到哦!原理類似,只不過步驟稍有不同。

不過問題來了,如果僅僅是平行光,那麼如何將影像放大呢?除了屏幕的距離要考慮之外,最重要的是如何將光線集中並且使影像放大成可觀看的狀態,不會只是一團模糊的色光會聚在一起。
把可以旋轉的鏡頭卸下來,發現前後各有一片透鏡

解決的辦法就是加上透鏡,而且可以不只是一片這麼單純,而是兩片的疊加效果,可以把它當做望遠鏡,也可以當做顯微鏡來使用。手中的這一款鏡頭由兩片固定間距的透鏡構成,如同物鏡與透鏡。當然,想得到正立放大的影像,一定是要用凸透鏡才行。
從透鏡一端望向另外一端,可以發現遠處的景物近在眼前,但影像卻縮小而且倒立了,這時候當然可以思考一下為什麼…而且還有一個重要的問題,如果是想要有正立的影像出現,那麼彩色正片的放置究竟是要正著放還是倒著放呢?

既然兩片透鏡的間距是固定的,小孩子玩什麼呢?總不能只是開燈關燈而已吧?其實這裡面可操縱的變因是第二片透鏡與光源之間的距離,只要藉由旋轉鏡頭就可以達到伸縮的效果。這個動作會影響到投射圖樣的清晰度。

不過也有另一種解決方法,就是移動自己的身體,縮短或延長自己與投影幕之間的距離。如果想投影在牆壁是可以這樣做,但是天花板就不建議用這個方法了,因為把自己當做自由女神般地高舉正義的手電筒,只是讓自己的手痠得要命,又沒有人會投以羨慕的目光…

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