登陆注册
7825700000009

第9章 光电小实验(3)

2.拉上玻璃窗前的窗帘,在两片窗帘之间留一个洞,只让一束太阳光线射进来,这样,也可以把这一束平行光看作是点光源发出的。把头发放到这束太阳光下,就能看到清晰的影子。

针刺火柴

操作难度:★★

实验方法:

在一张桌子的角上,用厚书本竖立一根火柴,横卧一根火柴。

然后,手拿一枚大针,伸直手臂,沿着火柴杆方向,用针去刺火柴头。经过几次对比试验后,你会发现:针刺竖立的火柴,容易刺中;针刺横卧的火柴,不容易刺中。转动厚书,使横卧的火柴,指向脸部,就更不容易刺中了。

再闭上一只眼睛试试,准确性更差了。这是为什么呢?

知识延伸:

视觉的立体感是由双眼的“视觉差异”产生的。人的双眼在一个水平线上,对竖立火柴的视觉差异大,立体感强,容易判断火柴的位置,自然容易刺中火柴;对横卧火柴的视觉差异小,立体感弱,难以判断火柴位置的远近,就不容易刺中。闭上一只眼睛,双眼视觉差异消失了,所以就更难刺中。

奇怪的酒杯

操作难度:★★

实验方法:

拿一个高个的细酒杯。取出一张1寸小照片,剪去边角放入杯中。再找一个与照片大小差不多的凸透镜片,也放入酒杯中。

凸透镜凸面朝上,照片有人像那一面也朝上。这时,你端起酒杯,会发现杯底里什么也没有。(只有凸透镜,看不到照片。)请问,这是为什么?

现在,用一个透明塑料袋装水,放入酒杯中,再往杯底看。这时,你将看到照片上的人像。请问这又是为什么?

塑料袋只是为了防止水把照片弄湿,亦可不用。

知识延伸:

利用光学原理,就可以破解上述杯中之谜。原来酒杯里的凸透镜焦距很短,只有4毫米,把照片放在4毫米稍远的地方,通过透镜就看不到这张照片。

这是因为通过透镜看照片,照片与透镜的距离必须比焦距短,才能看到放大的虚像。在这个酒杯里,照片与透镜的距离比焦距长,就看不到照片的像了。

酒杯里倒进水或酒以后,水或酒与凸透镜形成了一个凹透镜。这样,酒杯里就有了两个透镜,一个是玻璃凸透镜,一个是水或酒形成的凹透镜。这两个透镜组成新的凸透镜,焦距拉长了,比如说达到5~6毫米,这时,通过透镜就看到了照片。

杯底硬币

操作难度:★

实验方法:

将一枚硬币投入装水的玻璃杯。你先把头摆正,用双眼看,就会感到硬币处在与它的实际深度不相符的地方。你所看到的硬币的水平距离是不是也发生了变化?

如果你用一只眼睛看,情况是不是一样?为什么?

知识延伸:

杯底硬币发出的光线射出水面时,在水和空气的分界上发生折射,折射线偏离原来射出的方向而靠近水面。观察者感觉到的物体位置,是进入双眼的两束光线的交点。因此,你会误认为光线是在比实物高的某一位置发出来。

用一只眼看时,只要方才两眼处于相同高度,情况一样。但是,如果把头向左或向右偏转一个角度进行观察时,则你所感觉到物体的位置,不仅比实际位置高,而且还向你移近了一些。

当你选择某一合适的角度(从水面斜上方)去看装有硬币的玻璃杯时,在水面上可以看到硬币的像。如用干手紧贴玻璃杯外壁,则水面上的硬币没有什么变化;如果换一只湿手,则像就消失了。

这是怎么一回事?

原来,杯底硬币发出的光线,一部分在对面的杯壁上发生反射,而其中又有一部分改变方向向上,再在水面发生折射。这样,只要你选择到某一角度去观察硬币,就能在水面上看到硬币的像。

湿手紧贴玻璃杯外壁时,手和杯壁间隙被水填满。因为水的折射率和玻璃近乎相等,所以,硬币的光线几乎全部没有反射,在水面上也就看不到硬币的像,当干燥的手贴杯壁时,对于内部的影响很小,水面上仍有硬币像。

弯曲光线

操作难度:★

实验方法:

把糖块放到盛有很多水的玻璃容器中,不加搅拌,一股很细的强光束水平地射入容器后,被折向容器底,而后又从底面反射向上,不断地弯曲,最后又水平地射出容器侧壁。

光向来都是直线传播的,为什么会弯曲呢?

知识延伸:

原来,糖块放入水里后,一时来不及溶化。容器底部的糖块积得最多,折射率的改变自然也最大。这样,就造成深度不同折射率不等的情况。

细光束进入容器后,据折射定律可知,光线偏折向下。由于折射率随深度变大,故而越往下,光线弯曲得越厉害。当光线抵达底部后,又被反射向上,再次不断地被弯曲,但是弯曲得越来越慢。

大家动手试一试,这个实验很简单,怪有趣的,不是吗?

有色的霜

操作难度:★★

实验方法:

在寒冷的冬天,窗户上常有霜。霜是水的结晶体组成的。如果在窗台上有一个霜溶化后形成的小水坑。当你注视水坑时,会发现水坑上玻璃窗霜图案的映像居然有颜色。冰晶体仍是无色的,请问,它在水中的像会有色吗?

为了看见玻璃窗上霜的颜色,你可在被霜覆盖的玻璃两边各放一块偏振片。为什么这样就能看见颜色呢?

知识延伸:

之所以会出现上述情况,是因为冰是一种双折射材料。大家知道,双折射材料中有一个快轴和一个慢轴。如果光平行于慢轴偏振,则折射率较高;如果光平行于快轴偏振,则折射率较低。当射出的光线碰到一块偏振片时,它能否穿过偏振光,这是由光的偏振轴和滤光片的偏振轴的相对取向决定的。

双折射材料对光偏振的影响取决于三个因素:沿快轴的折射率、材料的厚度和光的波长。如果让白光通过双折射材料及其两侧安放的滤光片,虽然白光是直接射入第一块偏振片的,但由于又透过第二块偏振滤光片,因而能看见的只是某些波长的光。如果转动两块偏振片或双折射材料,则从第二块滤光片发出的颜色会变化。

因此,在被霜覆盖的玻璃两侧各放一块偏振片时,所有具有合适厚度的取向的晶体都会引起颜色的变化。不过,光轴和视线平行的晶体不会产生颜色,因为这一晶体不会发生双折射现象。

通过水坑而不是通过偏振片,为什么也可看见霜的颜色呢?这是因为,从天空来的散射光可能发生强烈偏振。如这样的光照射窗子,就不需要用第一块偏振滤光片。若光通过霜,然后从水坑中反射,就能起到第二块偏振滤光片的作用,因为反射能引起偏振。

这样,当你注视窗台上霜溶化成的水坑时,就能看见水坑上方玻璃窗上的霜抹上了色彩。

热咖啡

操作难度:★★

实验方法:

当阳光几乎水平地照射满杯的热咖啡时,咖啡表面呈现出以暗线为轮廓,看上去灰蒙蒙的一些多边形,这种图案也能在其他蒸发着的流体中,以及在大气流和海洋环流中见到。

这种几何图案是怎样产生的?

知识延伸:

咖啡杯里的图案,是由热水从杯底上升到表面,冷却后又回到底部的环流形成的。在上升的热水上面,有凝结的小水滴被液体表面的蒸汽压支托着。

因为液面的蒸汽压不能支托大水滴,而较小的水滴又会迅速蒸发,所以在液面上蒸汽压所能支托的水滴大小,基本上是一致的。在下降的冷水区域上,则没有这样悬浮着的水滴,所以呈现清晰的表面,由于咖啡是暗色的,所以这些区域也是暗色的。我们在液面上见到的是上升的热水区域上的水滴的斑纹。

同类推荐
  • 排除假设法训练(青少年提高逻辑思维能力训练集)

    排除假设法训练(青少年提高逻辑思维能力训练集)

    当今时代是一个知识爆炸的时代,也是一个头脑竞争的时代;在竞争日益激烈的环境下,一个人想要很好地生存,不仅需要付出勤奋,而且还必须具有智慧。随着人才竞争的日趋激烈和高智能化,越来越多的人认识到只拥有知识是远远不够的。因为知识本身并不能告诉我们如何去运用知识,如何去解决问题,如何去创新,而这一切都要靠人的智慧,也就是大脑思维来解决。认真观察周围的人我们也会发现,那些在社会上有所成就的人无不是具有卓越思维能力的人。
  • 基督山伯爵(语文新课标课外读物)

    基督山伯爵(语文新课标课外读物)

    现代中、小学生不能只局限于校园和课本,应该广开视野,广长见识,广泛了解博大的世界和社会,不断增加丰富的现代社会知识和世界信息,才有所精神准备,才能迅速地长大,将来才能够自由地翱翔于世界蓝天。否则,我们将永远是妈妈怀抱中的乖宝宝,将永远是温室里面的豆芽菜,那么,我们将怎样走向社会、走向世界呢?
  • 学校网络安全与教育活动

    学校网络安全与教育活动

    《学校网络安全与教育活动》立足学校教育与管理,理论结合实践,是多位教育界专家、学者以及一线校长、老师们集思广益、辛勤笔耕的结晶。注重实际,使学者学了感觉有用,确实在教育教学实践中用得上;针对性较强,主要面向师范生和一线中小学老师;与实际结合紧密,尤其与“新课改”联系密切。
  • 把学习当做游戏

    把学习当做游戏

    本书包括锻炼读者观察力、注意力、记忆力、思维力、想象力等,对提高读者处理问题的水平和信心有极强的实践性和指导性。
  • 世界历史经典故事300

    世界历史经典故事300

    它的特点一个是用一连串的故事将世界几千年的历史串在一起,既有细节描写,又有人物刻画,读起来生动有趣;另一个是文笔简洁,用不长的篇幅就囊括了历史上所有的重要事件,让广大中小学生对世界历史有一个基本的把握。很显然,如果想为中小学生挑一本历史读物的话,本书就是首选。
热门推荐
  • 魂霸

    魂霸

    斗气、魔法,我不会。偏偏,这是一个职业繁复,强者为尊的世界。人界,灵境,沧澜,仙瑶,其上还有么?这是一个个等级森严的空间,一个不公平的世界。我是一名魂师,但我不是一名正常的魂师,或者说,至少我不是一名正经的魂师。记住我的名字,我叫怀南....
  • 第十号爱情工作室

    第十号爱情工作室

    男主角木杨与青梅竹马的女主角宁倩两人一起开办了一个以帮助现代人的爱情问题为主的工作室,在帮助他人寻找爱情的时候两人开始正视彼此之间的纠葛......本书是一个半开放式结局的书。每卷一个爱情故事,不知道那一卷会是你的爱情故事。
  • 圣龙裁决

    圣龙裁决

    为何无人编排,这世间的高低尊卑早已井然有序。当强者为尊的乱世,谁来维护生灵最后的尊严。欲望与罪恶交织的背后,等待着最后的审判。
  • 远古荒塔

    远古荒塔

    一个天赋普通的少年,在大山中获得了一座小塔。从此,这个世界的命运被改写。
  • 101的爱恋

    101的爱恋

    在聘夫失败了100次后,终在101次时遇见了那个对的人,让她拥有了简简单单的幸福,平平淡淡的生活
  • 昭德

    昭德

    十岁那年娘亲遇难,六年的隐忍,只为了报弑母之仇。好在有一个支持自己的父亲,爱护自己的哥哥,疼爱自己的姨娘,更是有一个无限宠爱自己的皇子,宅斗什么的都尽在掌控之中。但是既然她选择了跟从这个文武双全的皇子,她便知道自己不可能在这皇室之争中心安理得地做一名旁观者。她绝对不会坐以待毙,对待那些要除掉她和她所爱的人的异己分子,她绝不心慈手软。而且在一步一步地走向皇室之争的深渊中,她发现有一双无形的手将她逼向悬崖边缘。且看她如何翻手为云覆手为雨,与爱人携手前行。
  • 渡唱空间

    渡唱空间

    “灵丸居然要1200点点数才能学习,家庭教师的d级大空戒指贵的离谱!比灵丸多了500点点数,还有一个d级灵魂!”空间里刚刚来到的新人看着兑换列表又瞅瞅自身的点数不断哀嚎着。“设计的还不错!”一个声音从某人心中传出。
  • 惑爱——丑妾侍君

    惑爱——丑妾侍君

    他将她当成解毒的药引,残忍地夺去她的第一次,却因为厌恶她的相貌而将她推入死亡的殉葬中……再次相见,她不记得他,他亦忘却她。她只是一名小小的婢女:卑微,顺从,讨好,甚至谄媚,他的无数侍妾拥有的所有丑恶嘴脸在她身上都有充分体现——那是他最厌恶的面孔。可是,为什么,她越是丑陋,越是叫他无法自拔?夜夜恩宠,每每销、魂,胤华王朝均道:“魅王爷饥不择食,拿个丑女当宝贝……”其实,他何曾将她当宝贝,他犀利的眸子在她的卑微中看到高雅,她的顺从中看到自尊,她的讨好中看到轻蔑,她的谄媚中看到不屑……所有女人,都只不过是发泄的工具,他怎能允许在他眼皮底下有如她那样嚣张的女子?折磨后继续恩宠,虐待后继续宣召,他以他独有的邪傲开始征服……只为在这举目无亲的王朝生存,只为静静守候在大哥身边,她以她与生俱来的忍受反抗……
  • 宋朝原来是这样

    宋朝原来是这样

    《宋朝原来是这样》以纵横捭阖的笔法,书写了宋朝三百年波澜壮阔而又充满矛盾与纠结的历史。有对宋朝高度文明的政治、文化生态的褒扬,也有对其军事、外交败笔的解读、抨击,更有对大宋民富国弱的历史吊诡的深思。
  • 云蓝

    云蓝

    嗯,挺好。故事看上去挺感人的,也挺值的思考。