幾個(gè)有趣的光學(xué)實(shí)驗(yàn)

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同學(xué)們,在生活中,有很多有趣的光現(xiàn)象包含著光學(xué)原理,請(qǐng)你做一做,看一看,再想一想其中的科學(xué)道理。這些有趣的光學(xué)實(shí)驗(yàn),不僅能提高你的動(dòng)手能力,還有利于提高你的學(xué)習(xí)興趣,有些在生活中還有實(shí)際應(yīng)用呢!
    ●制作針孔照相機(jī)
    用兩個(gè)口徑相差不大的易拉罐。在口徑較大的易拉罐底部中央用釘子打一直徑為1mm的小孔,把開口的一端放在砂紙上磨一磨,去掉前蓋。把另一個(gè)口徑較小的易拉罐后端放在砂紙上磨一磨,把后端去掉,再在這一端蒙上半透明紙或塑料薄膜作為成像屏。把口徑較小的易拉罐蒙著成像屏的一端向里小心套進(jìn)口徑較大的易拉罐中,小孔照相機(jī)就制作成了。你可以讓小孔對(duì)準(zhǔn)光亮的物體,眼睛從口徑較小的易拉罐口往里看,就可以看到所觀察物體的像了。你也可以把口徑較小的易拉罐前后拉動(dòng)一些再進(jìn)一步觀察,看一看景物的像大小怎樣變化。你如何解釋景物所成的像和像的變化呢?
    原理揭秘:針孔照相機(jī)的原理是光的直線傳播。根據(jù)幾何知識(shí),景物所成的像和景物是相似的。屏離小孔的距離不同,相似比大小不同,所成的像自然發(fā)生大小的變化。
    ●鏡子中有無數(shù)個(gè)鏡子
    取兩個(gè)小圓鏡(市面上能買到)正面相對(duì),你觀察鏡子會(huì)看到奇怪的現(xiàn)象──一個(gè)鏡子中有無數(shù)個(gè)鏡子出現(xiàn)。
    原理揭秘:正面相對(duì)的兩個(gè)鏡子甲、乙,甲相對(duì)于乙是個(gè)物體,可以在乙中成一個(gè)像,這個(gè)像相對(duì)于甲鏡子又是一個(gè)“物體”,在甲鏡子中成像,在甲鏡子中成的像相對(duì)于乙鏡子又是一個(gè)物體再次在鏡子乙中成像,如此不斷的有“物”出現(xiàn),就有無數(shù)個(gè)大小相同的像出現(xiàn)在鏡子中,因此,在甲、乙鏡子中都能看到無數(shù)個(gè)鏡子。
    ●一個(gè)物體在兩個(gè)互成角度的平面鏡中能成幾個(gè)像?
    取兩個(gè)平面鏡使其鏡面相對(duì)互成角度,在兩鏡之間夾角處放一硬幣,改變兩平面鏡的夾角,看看在鏡子中能找到幾個(gè)硬幣的像。
    現(xiàn)象:觀察中發(fā)現(xiàn),兩個(gè)鏡子之間夾角大于90°,在每個(gè)鏡子中只能成一個(gè)像。兩個(gè)鏡子之間夾角等于90°,在每個(gè)鏡子中成一個(gè)像,在鏡子交角處成了一個(gè)像或者在一個(gè)鏡子中看到兩個(gè)像,在另一個(gè)鏡子中看到一個(gè)像),(總共有三個(gè)像出現(xiàn)。當(dāng)繼續(xù)減小兩鏡之間的夾角,會(huì)看到每個(gè)鏡子中的像的個(gè)數(shù)逐漸增加,當(dāng)兩個(gè)鏡子之間夾角為0°時(shí),每個(gè)鏡子中又有無數(shù)個(gè)像出現(xiàn)。
    原理揭秘:實(shí)際上,兩個(gè)鏡子之間夾角為0°和180°是特例。夾角為180°時(shí),兩個(gè)鏡子在一個(gè)平面內(nèi),兩個(gè)鏡子中只能成一個(gè)像。0°時(shí)相互平行,情況和“兩個(gè)平面鏡鏡面相對(duì)的成像觀察”相同。夾角為銳角時(shí),成像原理和夾角成0°是類似。
    ●制作潛望鏡
    用比較硬的紙箱紙板做成“Z”字形管子(拐角為90°)。在管子拐角處放兩個(gè)與水平方向成45°角的平面鏡。平面鏡可以在玻璃店中買到,按大小讓玻璃店師傅給你裁取。在紙板上開深度較淺的小槽,然后用雙面膠將平面鏡和紙板粘牢。成敗的關(guān)鍵是管子是否成直角,平面鏡和紙板是否成45°角。做成之后,就可以用它站著觀察桌子下面的東西;有了它,就不用再俯下身子去找沙發(fā)下面掉的東西了。據(jù)報(bào)道,鐵路站上的工人在檢查貨車車廂時(shí),過去經(jīng)常是工人師傅爬上爬下進(jìn)行檢查,現(xiàn)在用了潛望鏡,就可以在地面上對(duì)車廂進(jìn)行檢查了。是不是很方便呢?
    原理揭秘:潛望鏡利用兩塊平面鏡改變光路和成像。在水平方向觀察,就好像物體就在同一水平面上,給觀察帶來極大方便。
    ●背對(duì)太陽造彩虹
    彩虹一般在夏季的雨后,雨過天晴時(shí)才能看到,現(xiàn)在你可以自己制造彩虹了。找一個(gè)噴壺(能噴出細(xì)小的霧狀小水珠),人背對(duì)太陽,手持噴壺噴水,在水霧出現(xiàn)的地方就可以看到彩虹了。
    原理揭秘:太陽光是復(fù)色光,遇到霧狀小水珠時(shí)發(fā)生色散,按照其光譜順序出現(xiàn)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的光帶,這就是彩虹。這種現(xiàn)象和太陽光經(jīng)過三棱鏡發(fā)生色散的原理是相同的。