影子的故事
故事里的大学问
“发明大王”爱迪生是美国的科学家。在爱迪生11岁那年，妈妈得了急性阑尾炎。因为家境困难，妈妈请求医生在家里做手术。可当时天色已晚，屋里黑乎乎的，这该怎么办呢？妈妈的病情很急，不能等到天明，可是仅仅靠几根蜡烛的光线是不够亮的，达不到做手术的要求。
聪明的爱迪生突然想起白天曾和伙伴们一起玩过用镜子折射太阳光的游戏，于是，他灵机一动，把衣柜上的镜子拆下来，又借来三块大镜子和一些蜡烛、油灯。然后把四块大镜子摆在妈妈病床的四周，再摆好蜡烛和油灯，并逐一调整好位置。
镜子里反射的光聚合在一起了，光线充足、明亮、柔和，达到了医生做手术的要求。医生望着这从来没有看见过的手术室，向爱迪生投出惊异和赞许的目光。医生的手术做得相当成功，妈妈得救了！
这就是无影灯的雏形。那么，你知道影子是怎样产生的吗？
真相是这样的
你见过手术室里面的无影灯吗？它将发光强度很大的灯在灯盘上排列成圆形，合成一个大面积的光源，这样就能从不同角度把光线照射到手术台上，既能保证手术视野有足够的亮度，同时又不会产生明显的本影，所以称为无影灯。否则，施手术者的头、手和器械都可能对手术部位造成干扰阴影，影响手术的质量。那么，为什么会产生影子呢？
这是因为光是沿直线传播的，在不透光的物体后面，光照射不到，便形成了黑暗的区域，这就是影子。不透明体遮住光源时，如果光源是比较大的发光体，所产生的影子就有两部分，完全暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影。
其实，手术中用的无影灯并不是真的没有影子，只是减淡了本影，使本影不明显而已。如把一个柱形茶叶筒放在桌上，旁边点燃一支蜡烛，茶叶筒会投下清晰的影子。如在茶叶筒旁点燃两支蜡烛，就会形成两个相叠而不重合的影子。两个影子相叠部分完全没有光线射到，是全黑的，这就是本影。本影旁边只有一支蜡烛可照到的地方，就是半明半暗的半影。如果点燃更多的蜡烛，本影就会逐渐缩小，半影就会逐渐增多。这与手术中用的无影灯是一个道理。
虽然影子有时候会给我们带来一些麻烦，但有时影子也能给我们带来很大的帮助。相传在2000多年前，埃及中王朝时期有位国王想要知道金字塔究竟有多高，最终一位名叫法列士的学者利用影子测出了金字塔的高度。
法列士拿着一根长杆，以木杆的一端为圆心，木杆长度为半径在地上画出一个大圆，然后把木杆竖立在圆心。太阳升起后，木杆在地上留下一条长影，当木杆的影子端恰好落在圆周上时，法列士的助手用尺丈量金字塔尖顶的投影点到金字塔侧面底边的距离，为316米。
法列士解释说，当木杆在地面上的投影与木杆的长度恰好相等的时候，阳光正以与地面成45°的角度射向地面，这时候金字塔顶点、塔底中心点和阴影的端点恰好组成一个等腰三角形。金字塔底部边长的一半是115米，再加上投影的长度就能算出金字塔的高度了。
红油伞验尸
故事里的大学问
北宋的沈括在《梦溪笔谈》中讲过这样一个故事：当年，庐州慎县有个县令叫李处厚。有一次，县里有个恶棍殴打百姓，打死了一个人，当李处厚验尸时，用了许多方法，却没发现一点血迹和伤痕。
正在他感到十分为难的时候，有一位老人告诉他，只要把新的红油伞撑开，在尸体上淋上水，让中午的阳光透过红油伞照射到尸体上，就可以验出暗伤来。果然，在红光照射下，在尸体上看到了很多斑斑驳驳的伤痕。那么，你知道为什么用红油伞可以验出尸体的伤痕吗？
真相是这样的
一把红油伞就能让伤痕无处遁形，这里面藏着什么奥秘呢？虽然事情看起来很神秘，但道理很简单。原来，不透明物体的颜色取决于它能反射哪种色光和用什么样的色光来照射它，而透明的物体颜色则是由这个物体所透过和反射的色光决定的，大多数透明物体所反射的色光跟透明的光是相同的。
用红油伞验尸体的伤痕就是利用了以上的原理，当含有七种色光的太阳光照射红油伞时，除了红光能通过外，其他色光都被吸收了。皮肤下的瘀血多呈现青紫色，在白光的照射下，是很难被辨别出来的。但在红光照射下，就会呈现出黑色来。很显然，红油伞在这里充当了一个滤色镜的角色。
根据这个原理，人们发明了“去色渍翻拍法”，比如，一张珍贵的照片上不小心染上了红墨水，又没办法找到它的底片，怎样才能让它重新恢复原貌呢？你可以把它放在红光下重新翻拍，因为在红光的照射下，被红墨水污染的地方是红色的，原来白色的地方也是红色的，污渍就无法看出来了。所以，翻拍出来的照片上是看不到污渍的。
同样的道理，要是照片上染上了蓝墨水，就应该在蓝色光下进行翻拍，这样才能达到去色渍的效果。不过，这样的方法只适合用在黑白照片上，不适合彩色照片。
美丽的海市蜃楼
故事里的大学问
1916年8月25日下午，伟大的革命先驱孙中山先生在游览普陀山时，在佛顶山的慧济寺前，看到了非常壮观的景象：一幢绚烂多彩的牌楼矗立在空中，牌楼正中有一飞转的大轮盘。此景象持续了大约三分钟。
1981年4月28日下午，东南海面风平浪静，在风景胜地百步沙一带的游客，突然看到普陀山东面梵音洞上空，涌出朵朵五色瑞云，彩云中出现一座琉璃黄墙巍峨雄壮的千年古刹。
在1985年7月，新加坡佛教代表团在普陀山游览同一海滩百步沙时，再次看到了海面上极为壮观的海市蜃楼奇景。
那么，你知道如此壮观宏伟的海市蜃楼是如何形成的吗？
真相是这样的
海市蜃楼是大气中的一种奇特的光现象，夏天在平静无风的海面、在沙漠中、在柏油马路上都可能看到美丽的海市蜃楼。要想解开海市蜃楼出现的原因，需要先了解光折射的知识。
当光线在同一密度的均匀介质内行进的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，行进的方向也会发生曲折，这就是折射。
举一个很简单的例子，当你将一根筷子倾斜地插入水中时，可以看到筷子在水下部分与它露在水上的部分好像折断的一般，这就是光线折射形成的。
空气并不是一个均匀的介质，在一般情况下，其密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小。当光线穿过不同高度的空气层时，总会发生一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中是非常常见的，大家并不会觉得异常。
但是当空气温度有垂直变化的反常，会导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼的现象。由于空气密度反常的具体情况不同，所以，海市蜃楼出现的形式也是不同的。
在上面的讲解中，我们提到全反射，你知道什么叫全反射吗？全反射是一种特殊的折射现象，当光线从一种介质1射向另一种介质2时，本应该有一部分光进入介质2，称为折射光；另一部分光反射回介质1，称为反射光。但因介质1的折射率大于介质2的折射率，即光从光密介质射向光疏介质时，折射角是大于入射角的，所以当入射角增大，折射角也增大，但折射角先增大到90°，此时折射光就消失了，只剩下反射光，这种现象称之为全反射。
世界为什么丰富多彩
故事里的大学问
1666年，牛顿利用在家休假的时间，找来了一块三棱镜，用来进行分解太阳光的色散实验。他布置了一个房间作为暗室，只在窗板上开一个圆形小孔，让太阳光射入。在小孔面前放一块三棱镜，立刻在对面墙上看到了像彩虹一样的七色彩带，这七种颜色由近及远依次排列为红、橙、黄、绿、青、靛、紫。难道说太阳光是由这七种颜色组成的吗？
为了证实这一点，牛顿决定继续实验。他找来第二块棱镜，放在第一块棱镜后面，并在两块三棱镜之间放一带小孔的屏，转动第一块棱镜使各种颜色的光单独穿过小孔，通过小孔出来的就是单一颜色的光，再让其通过第二块三棱镜。经实验发现，经过第二块三棱镜光的颜色并没有发生变化。后来，牛顿又做了将七色光复原为白光的实验。
实验证明，三棱镜能分解太阳光是由于各色光相对三棱镜有不同的折射率的结果。那么，又该如何解释不同的物体呈现出不同的颜色呢？
真相是这样的
我们生活在色彩缤纷的世界里，那么，为什么不同的物体表面会呈现出不同的颜色呢？光是一种电磁波，有着极其宽广的波长范围，根据波长的不同，可以分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线及无线电波等。其中，只有波长在400～700纳米范围内的电磁波对人类的视觉神经有刺激作用，我们把它称为可见光。
不同物体的表面呈现出不同的颜色，是因为对不同的光波的反射率不同。譬如，红色的物体是由于物体将除红色以外所有的色光都吸收，但将红色色光反射所造成的；黑色物体是由于将所有色光都吸收所造成的；白色物体是由于将所有色光都反射造成的。
也许，你会说为什么生活中有些物体呈现出的颜色是介于几种颜色之间呢？比如黄绿色、品红色等。这就涉及色彩的混合有加色混合和减色混合两种形式。
当色光混合在一起时，呈现另一种色光效果，这就是色光加色法。色光的三原色是红、绿、蓝，它们分别由不同波长的电磁波组成。将等量三原色混合时，有以下的规律：
绿光+红光=黄光
绿光+蓝光=青光
红光+蓝光=品红光
红光+绿光+蓝光=白光
电视机就是色光加色法最好的例子，显示器上每个颜色的色调都是由不同强度的红、绿、蓝光混合而成。
当色料混合在一起时，呈现另一种颜色效果，就是减色混合法。色料的三原色分别是品红、青和黄色，因为一般三原色色料的颜色本身就不够纯正，所以混合以后的色彩也不是标准的红、绿和蓝色。三原色色料的混合有下列规律：
青色+品红色=蓝色
青色+黄色=绿色
品红色+黄色=红色
品红色+黄色+青色=黑色
加色混合的三原色色光与减色混合的三原色色料颜色，在理论上应严格相对而互为补色。两种色料能混合相减成黑色时，或两种色光能相加成白光时，此两种色称为互补色。等量的红光+绿光=黄光，互补于蓝光；等量的红光+蓝光=品红光，互补于绿光；等量的绿光+蓝光=青光，互补于红光。
如果三原色光中某一种色光与某一种三原色光以外的色光等量相加后形成白光，就称这两种色光为互补色光。互补色光之间，能够形成相互阻挡的效果。于是，可知以下三对互补色光：黄光与蓝光、红光与青光、绿光与品红光。
倾斜的前挡风玻璃
故事里的大学问
如今，汽车作为重要的交通工具，已经成为人们生活中不可缺少的一部分。可是，你有没有发现，轿车的前挡风玻璃都具有一定的倾斜角度？设计师是出于怎样的考虑，才将轿车前边的挡风玻璃做成倾斜的呢？
轿车的前挡风玻璃具有倾斜角度并不是与生俱来的。在20世纪初期，汽车的前挡风玻璃一直都是垂直的，后来，美国通用公司将垂直玻璃改成了倾斜的前挡风玻璃。这样做有一个好处，就是倾斜的前挡风玻璃能明显减少风阻，使车更节油。但这只是其中的一个原因，那么，你知道还有什么原因让通用公司做出这样的改进吗？
真相是这样的
如果把轿车的前挡风玻璃做成倾斜的，只是出于节油，开起来更加轻松考虑的话，那么，为什么大型汽车，如长途客车、公共汽车、大型卡车的驾驶室的前挡风玻璃是垂直的呢？
回答这个问题要从光学角度来分析，挡风玻璃是透明的，但不是绝对没有反射，坐在驾驶员后面的乘客会因反射成像在驾驶员的前方。小轿车较矮，坐在车内的乘客经挡风玻璃成像在前方。如果挡风玻璃是竖直的，所成的像就会与车前方行人的高度差不多，这必然会影响驾驶员的视觉判断，容易引发交通事故。如果将挡风玻璃设计成倾斜的，所成的像就会在车前的上方，从而避免了驾驶员做出错误判断，确保行车安全。
至于大型汽车，它们一般较高，驾驶员的位置比路面行人要高一些，虽然这时车内乘客经挡风玻璃反射成的像在车前方，但位置会比路上的行人高出很多，而且比较暗淡，所以，这并不会影响驾驶员的视觉判断。
此外，驾驶员在夜间行车时，通常会关闭车内的灯。这是因为车内开灯时，汽车的挡风玻璃相当于一个平面镜，车内人、物在玻璃的反射下会在车前方形成虚像，因车内光线比外面的要强，所以，成像会比车前行人还要明显，这给司机驾驶带来困难，易因判断失误酿成交通事故。所以，夜间行车为了避免车前出现车内景物的像，保证司机看清路面上的景物，应该关闭车内的灯。
现在，不少汽车都装上了茶色玻璃，你知道为什么那么多人会选择这种颜色的玻璃吗？这是因为行人很难透过茶色玻璃看清乘车人的面孔。
要看清乘车人的面孔，必须从面孔反射足够强的光射到玻璃外面，进入车外人的眼睛里。茶色玻璃表面能反射一部分光线，还能吸收一部分光线，透进车内的光线是非常弱的，其中又有一部分反射光被茶色玻璃反射和吸收，没有足够的光透射出来，行人当然就很难看清乘车人的面孔了。
