科學玩具－視覺－懸浮方塊（箇中橋楚）

 

科學玩具－光學－無限鏡

無限鏡的概念類似電梯裡相對的平面鏡，光線在兩面鏡子中間發生多次反射，每反射一次就會使人看到一個虛像，一直反覆地反射，所形成的虛像越來越多。但也因為虛像反射時，物與像距離漸次增加，導致較遠處的虛像成像逐漸模糊，光線也削弱不少。

 
一側裝上可以將光線反射的平面鏡（完全看不到後方有什麼）
另一側裝上能讓光線反射及穿透的半透鏡（看到鏡子後方的燈管了沒）

兩面鏡子平行相對，燈珠發出的光線便在兩者之間來回反射
映照出來的燈條、燈珠看似無限，一直到遠方的幽冥深淵

無限鏡的元件有平面鏡、半透鏡（半透明反光鏡，可以將一束光線分為兩道獨立的光束）、光源、導線、電源等，近期所使用的光源多為RGB燈條，比起單純的方5050燈條，WS2812的優勢在於可程式控制，也能對應到各個燈珠，標準工作電壓為5V，使用USB供電、14500或18650鋰電池都可以驅動。

 
放在布偶身前，身體就好像有個可以進入的隧道
放在頭上，其實就是腦袋有洞的概念

逢甲夜市鋼珠小舖外的招牌，應用相同的原理而且商品化

科學玩具－光學－蝸牛分光器

這一組反射型分光器是來自日本的設計，在網站上有許多尺寸、規格大小不同的版型無償供人下載。裡面所使用的反射光線的物件是光碟片，2010年以前是使用CD，後來可燒錄的DVD或是大量壓片的DVD也都試用過了，不難觀察到DVD的分光效果會比CD來得好。

如果使用磅數夠的紙張，依照說明和摺痕製作出來的效果還挺不錯的
貼上雙眼就像隻蝸牛一樣，所以我稱其為蝸牛分光器

 

讓欲被觀察的光通過狹縫，形成線光源後再照在光碟的反光面上
紙質厚才不透光，且觀景窗口內側要塗黑，避免外界光線干擾觀察

 
白熾燈泡內部使用鎢絲造成電流熱效應，進而讓鎢絲發光
所產生的是連續光譜

 
日光燈管是利用通以電流的水銀蒸氣而產生紫外光

當紫外光被塗佈在燈管內面的螢光物質吸收後，便會能量躍遷出可見光

所觀察到的是不連續的線性光譜

光碟片上的彩虹是因為產生了繞射的現象，混色而成的色光（白色）經由光碟片上的細微溝槽分光後，便是所看到的彩虹。溝槽的密度越高，就能把色光分得越開，也就是分光效果越好，因此才說DVD會是較佳的素材選擇。

再者，不同波長的色光的繞射角不同，才能讓各種色光分散開來，像是波長較長的紅光的繞射角較藍光大，因此所形成的彩虹外側是紅光，而藍光則是在內側。

另外，不同的光源形成不同的光譜，可以透過蝸牛分光器（簡易的反射式光譜儀）觀察身邊的光源（交通號誌LED、照明用鈉燈、鹵素燈、日光燈、燭火或打火機等等），會有不一樣的發現哦！

生活科學－光學－凹凸面鏡

高雄駁二藝術特區（The Pier-2 Art Center）的輕軌鐵軌旁，一幢倉庫的斑駁牆壁上被貼上光亮的面鏡，相對於其他色彩鮮豔的裝置藝術，強烈的新舊對比才是它的特色，吸引的會是科學人的目光。

（相片拍攝日：2016年2月14日）

從鏡裡可觀察到兩種鏡像，呈現了狹長的偏窄顯瘦以及上下天地顛倒的景像，可知它是由兩種不同的面鏡，凸面鏡和凹面鏡（並沒有平面鏡）。每一面鏡子裡的成像不盡相同，而是隨著裝設位置不同，而有物像高低或左右些的微差異。

（相片拍攝日：2016年2月14日）

同樣是凸面鏡，卻不同於路口轉角的反光鏡，鏡像顯瘦的凸面鏡為中間突起，並朝左右兩側低下的縱向設計；一樣是凹面鏡，但和化妝鏡又有那麼點不同，鏡像扁平的凹面鏡為中間凹陷，再往上下兩側高起的橫向發展。

如果每面鏡子設計成矩形，外型不同也是呈現同樣的效果，但是在方方正正的房子上、窗戶邊，在貼上方方正正的鏡子，視覺效果當然和圓形不一樣，就如同鏡框與臉型的搭配一樣，總不能國字臉搭配方框眼鏡，當初應該有考量到這一點吧！

科學玩具－光學－多稜鏡

很久以前買了2個多稜鏡，本來想用來介紹昆蟲的複眼，但是透過它觀察之後，發現好像不是那麼回事。每個小稜鏡所觀察到的部分會重疊，而且影像因為稜鏡交界及曲率的關係，讓交界處變得模糊許多，加上許多小透鏡非球面的組合，因此無法辨別被觀察物的全貌，僅僅是好玩而已，跟複眼構造實在是差太多了。

透過多稜鏡觀察另一個多稜鏡，並非整體呈現被觀察物，而是被切割的影像往不同的向度一直重複相同的像，且漸趨模糊

生活科學－光學－光的三原色

在花博展覽館的紀念品商店外，有一面佈滿LED的電子光學展覽品，能讓資訊以平面的圖畫方式呈現出來，像這樣的LED牆現在已經非常普遍，在大街小巷內的店面都可以看到，而且技術演進得越來越棒，許多以前看不到的顏色現在都混得出來，而且早已可以在同一顆LED燈內釋放出不同的色光。

電子看板類似電腦螢幕的放大版，每個單元都是由基本的三色光構成

在不同的顏色與亮度混合下，控制出所想要呈現的色光

如果搭配音響的聲效，就不再只是默片或單純的廣告招牌，而是成為動畫螢幕，更能刺激人的感官，讓短期資訊的記憶能延長得更久。不過在人們每天接收的資訊中，電子看板所呈現的比例越來越重，手機、平板、電腦等行動載具的發展與普及，讓產業的發展隨著需求而進展快速。

回歸到學校課本所介紹的光的三原色單元，螢幕的放大圖清楚的呈現紅、綠、藍三色光的排列與呈現，在不同的色塊中有不同的混色比例，而各種光學螢幕的原理也與RGB脫離不了關係，市面上也有電視螢幕將Y當作顯色效果，讓色彩的飽和度更深。

紅綠藍三原色光線完全重疊時，呈現白色，不過要從稍遠的地方觀察

若只有兩種光線重疊時，則能顯現出三種不同的色光

螢幕將強度從最弱的0到最強的255區分為256級，混色則可以有256*256*256種組合，也就是16777216種數值。在Word或美編軟體的色彩區中也可以輸入0至255之間的強度，以更改色光顏色。不過雖然可以產生約1677萬種色光，但人眼實際只能分辨出其中約1000萬種左右。

離螢幕太近時，會有種見樹不見林的感覺，只看得清楚色光為何但看不見畫面全貌

距離必須要稍遠一點，讓各色光同時進入眼睛被接受與刺激視網膜上的細胞

顏色的產生是人眼接收到刺激之後，錐狀與桿狀這兩種感光細胞將刺激送到大腦後，再轉換成顏色與強度的感覺。3種錐狀細胞分別對應不同的光線頻率，對紅光、綠光和藍光特別敏感，因此螢幕才採用3種不同頻率的LED來混合出人眼可以看到的顏色。

在教學中，利用簡單的LED隨身放大鏡就可以看出來螢幕中的三原色排列，不過如果有機會的話，近距離觀察電子看板中的白色、青色、黃色及洋紅色是如何呈現的，明白哪一種燈亮哪一種燈不亮會造成什麼效果，也是不錯的選擇。

延伸閱讀（科技大觀園）－－
１、光的新視界－LED照明與應用
２、解析千變萬化的顏色

生活科學－光學－抬頭顯示器

開車時，行車速率上的感覺可以由身體感覺出來，徐行時與疾駛時的生理反應大不相同，受器、神經、肌肉與動器如同牽一髮而動全身般，稍有一點小小的不對就會釀成大狀況。尤其是注意力集中在前方的路面很重要，眼睛不但要直視，還要利用後照鏡來輔助觀察，讓視角範圍更大。

不過隨著速度增快，視角會受限制而越來越小，這時候如果有抬頭顯示器（HUD）將行車資訊投射在擋風玻璃上，駕駛人就只要專心在前方的路況，而不需要低頭讀取儀表板上的資訊了。

抬頭顯示器將資訊投射到擋風玻璃上，免去駕駛人往下看的麻煩

為了讓資訊更明確，影像投射區須額外處理才能讓更多光線反射

影像之所以可以投射到擋風玻璃上，需要經過幾道光學上的設計。車況資訊經過內建的行車電腦運算後讓內部光源製作出影像，經過凸透鏡的折射形成實像，再由面鏡的反射並放大再投射到擋風玻璃上，這樣子一來，駕駛人就不用一邊開車一邊低頭在意自己有沒有在特定路段超過速限。

如果是等級再高一點的內建抬頭顯示器，為了讓駕駛人觀察得更清楚，通常會使用一小片凹面鏡讓經過凸透鏡投影出來的實像放得更大，接著再經過擋風玻璃的反射而形成正立的像。

一般來說，在擋風玻璃上加裝一塊顏色稍深一點點的投射區有助於觀察，這一塊反射膜可以讓更多的光線被反射進入駕駛人眼睛，而不是讓大部分的光線從玻璃穿透而出。反射膜的亮度若能增加，即使是白天，車外的強烈光源也不會干擾觀察，而夜間能讓影像更明確。

反射膜位在擋風玻璃玻璃內，即使窗外有水滴、髒污也不會干擾觀察

另外可隨使用者的設定而呈現不同的行車資訊

抬頭顯示器最早是被開發成讓戰鬥機飛行員所使用，隨著飛機的飛行速率越來越快，前文也提過可辨識的視野角度會變得狹隘許多，更不可能在低空高速飛行時還低頭看著儀表板，萬一有一點小擦撞就會出現危害人機的大災難，所以現在已經成為飛機的標準配備之一。

而且像google眼鏡也已經問世，讓所有資訊呈現在鏡片上，眼睛前方所呈現的跟在電腦所看到的並沒有太大的不同，是真實世界中的便利工具之一。而漫畫中阿笠博士給予柯南使用的眼鏡，其中一種功能就是雷達追蹤呢！