2013年6月26日

生活科學-光學-旋轉鏡面球

在某次研習中,看到學校裡有這種聯歡晚會性質的反光球體,除了覺得學校氣氛很歡樂以外,還疑惑什麼樣的活動會讓它派上用場,也許是學生卡拉OK比賽吧?
一個由平面鏡組合出來的球面鏡,由於向外凸出,所以具有凸面鏡的效果
也就是水平光線在鏡面上反射時,會有把光線向外發散而出的效果

不過並不能因此就將其描述成不遵守反射定律,這是不恰當的敘述。如果將之視為無數的平行光線入射到不同傾斜角度的平面鏡上,差異源自於球體的曲面,則光線在不同平面鏡上的入射角都有些微不同,因此在這樣的條件下,雖然光線仍符合反射原理(入射角等於反射角),但是光線卻在反射後前往不同的方向。

如果球體上的反光面毫無接縫的話,球體就不是極小的點光源,而是較大的球狀光源,那麼它所反射出來的光束灑在地上時,會呈現一條邊緣模糊的光帶,而不像原本設計的由幾百面小鏡子反射出幾百道光線。

當然,燈光要美,氣氛才會佳。所出現的反射光如果是白色的,整個活動會場看起來有如白晝,那乾脆用日光燈算了。所以要用不同的色光來營造氣氛,因此紅、綠、藍三種基本款的色燈就不能少。
提供光源的燈泡不會選擇自己想要發出什麼顏色的光
但是只要在前方加裝有顏色且透光的色片,就可以過濾出特定的光線

發出白光或黃光的燈泡前面用有色透明片讓特定頻率的光線可以通過,需要紅光就擺上紅色透明板,要綠光則擺上綠色透明板,像小時候美勞課製作木條框燈籠時利用有色玻璃紙的透光設計是相同的。

但是像圖中掛在輕鋼架上的投射燈的有色透明片是固定的,也不可能在使用時一直有人拿梯子上上下下去更換有色透明片,所以像這種投射燈就不會只有一盞,而是設置多盞,且需要從不同的方位朝向位於中央的反光球投射。

像這樣的球體還需要旋轉,將反射光灑落在不同的位置,萬一靜止的話就沒有動感可言,其中包含了鏡面反射與光槓桿的概念應用。不過現在的燈光布置早已脫離這樣的設計,而是採用了設置在地面的旋轉球體,可由內部直接發光並由球面上的濾光片投射出不同顏色的色光,不僅維修容易,而且在調整燈光擺設位置與角度的旋轉上也自由活絡得多了,光線不再像以往夜總會那般單調地水平繞圈圈。

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