2013年12月23日

科學玩具-光學-硬幣消失存錢筒

康版送了一個光學用的教具,跟我之前去日本買回來的玩具(科學玩具-光學-硬幣消失貯金箱)是大同小異的,差別在於我的存錢筒裡有與氣球一起飛行的米奇(東京迪士尼25年慶版)或是懸浮在半空中的方塊,怎麼看都精緻很多,而所謂的精緻,就在於不容易瞧出裡面的秘密。

但這是唯一的差別嗎?不,取出硬幣的上蓋卡得特別緊,雖然只要將盒子上方的蓋板向外平移就能開啟,不過其實蠻難開的,因為卡得很緊,所以要將蓋子滑開得費一些力氣。滑開之後,就能看見裡面的秘密。
它的蓋子就像電腦桌的隔板一樣,用手指頭壓著再外推就能看見內部空間
從這裡也可以拿出剛剛投入的硬幣

對教學上而言,它不是教具,而是玩具,除了有個開口可以將錢幣投進去(應該也不會有人刻意將它當成存錢筒),讓人看不到錢而感到神奇,其實就只有這個功能,非常單純。硬幣消失的效果源自於光的直線前進性質,當光被不透明的物體阻隔而無法進入眼睛時,眼睛就無法辨識物體的外觀。
從上方看,只能看到等腰直角三角柱的一半,中間有一面白色的背板
從前方看,卻是完整的正方體

這個障礙物就是平面鏡不透光的背面,硬幣所反射的光線自然無法進入眼睛成像,加上硬幣進入盒子裡面後,就像溜滑梯一樣滑至底部,未與開口成一直線,盒內也無其他光源存在,眼睛就幾乎無法看見內部。

而前方呢?國中光學有一題的題目原本是圖形題,在此用文字簡述:「有一平面鏡與水平地面呈45度夾角,一人站在鏡子前方,試問鏡中的虛像與地面夾角為何?」,這題的答案就是虛像會與地面平行。鏡面將鏡前的物(正方體底面)形成與之垂直的像,這就是鏡子之所以要擺45度角的緣由,正方形的對角線與邊長也就剛剛好呈45度夾角。而正方體側面的物體與在鏡中的虛像呈平行對稱,可從下圖左側的顏色分佈輕易找出對角線在哪裡,也就是鏡子所在的地方。
仔細觀看盒內側面,對角線可以輕易的看出來,這就是不精緻的地方
裡面的線條過於分明、簡易,能輕易看出端倪

但是,若能將一個僅有一半的物品放進去,鏡子的功能就能再為這個存錢筒增加一項效果。這是自己可以做的,將小玩偶切一半,在剖面上貼一小段雙面膠,將其黏在鏡面中央,調整角度就可以製造小玩偶懸空的效果。至於剩下的另外一半,就送給另一位理化同好,補上這片遺落的拼圖。
進一步將前方的玻璃抽出,放入一個小玩偶,就能輕易破解光學小把戲
如果有剛好一半的玩偶,就可以貼在鏡子正中央,讓實物與虛像合併成完整的模樣

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