幾個有趣的光學實驗 探究生活中很多有趣的光現象
同學們,在生活中,有很多有趣的光現象包含着光學原理,請你做一做,看一看,再想一想其中的科學道理。這些有趣的光學實驗,不僅能提高你的動手能力,還有利於提高你的學習興趣,有些在生活中還有實際應用呢!
●製作針孔照相機
用兩個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。把另一個口徑較小的易拉罐後端放在砂紙上磨一磨,把後端去掉,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着成像屏的一端向裏小心套進口徑較大的易拉罐中,小孔照相機就製作成了。你可以讓小孔對準光亮的物體,眼睛從口徑較小的易拉罐口往裏看,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後拉動一些再進一步觀察,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?
原理揭祕:針孔照相機的原理是光的直線傳播。根據幾何知識,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,所成的像自然發生大小的變化。
●鏡子中有無數個鏡子
取兩個小圓鏡(市面上能買到)正面相對,你觀察鏡子會看到奇怪的現象──一個鏡子中有無數個鏡子出現。
原理揭祕:正面相對的兩個鏡子甲、乙,甲相對於乙是個物體,可以在乙中成一個像,這個像相對於甲鏡子又是一個“物體”,在甲鏡子中成像,在甲鏡子中成的像相對於乙鏡子又是一個物體再次在鏡子乙中成像,如此不斷的有“物”出現,就有無數個大小相同的像出現在鏡子中,因此,在甲、乙鏡子中都能看到無數個鏡子。
●一個物體在兩個互成角度的平面鏡中能成幾個像?
取兩個平面鏡使其鏡面相對互成角度,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硬幣的像。
現象:觀察中發現,兩個鏡子之間夾角大於90°,在每個鏡子中只能成一個像。兩個鏡子之間夾角等於90°,在每個鏡子中成一個像,在鏡子交角處成了一個像或者在一個鏡子中看到兩個像,在另一個鏡子中看到一個像),(總共有三個像出現。當繼續減小兩鏡之間的夾角,會看到每個鏡子中的像的個數逐漸增加,當兩個鏡子之間夾角為0°時,每個鏡子中又有無數個像出現。
原理揭祕:實際上,兩個鏡子之間夾角為0°和180°是特例。夾角為180°時,兩個鏡子在一個平面內,兩個鏡子中只能成一個像。0°時相互平行,情況和“兩個平面鏡鏡面相對的成像觀察”相同。夾角為鋭角時,成像原理和夾角成0°是類似。
●製作潛望鏡
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,然後用雙面膠將平面鏡和紙板粘牢。成敗的關鍵是管子是否成直角,平面鏡和紙板是否成45°角。做成之後,就可以用它站着觀察桌子下面的東西;有了它,就不用再俯下身子去找沙發下面掉的東西了。據報道,鐵路站上的工人在檢查貨車車廂時,過去經常是工人師傅爬上爬下進行檢查,現在用了潛望鏡,就可以在地面上對車廂進行檢查了。是不是很方便呢?
原理揭祕: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。
●背對太陽造彩虹
彩虹一般在夏季的雨後,雨過天晴時才能看到,現在你可以自己製造彩虹了。找一個噴壺(能噴出細小的霧狀小水珠),人背對太陽,手持噴壺噴水,在水霧出現的地方就可以看到彩虹了。
原理揭祕:太陽光是複色光,遇到霧狀小水珠時發生色散,按照其光譜順序出現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的光帶,這就是彩虹。這種現象和太陽光經過三稜鏡發生色散的原理是相同的。
選自:《初中物理自制教具》
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