光的奧秘

黃冬瑞+曾艷

在日常生活中，我們常見(jiàn)的光都隱藏著無(wú)限的科學(xué)奧秘，科學(xué)家也在不斷的對(duì)它進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)，下面就讓我們一起通過(guò)三樓展區(qū)的幾件光學(xué)展品來(lái)深入了解一下“光”的奧秘吧。

偏振迷宮

提到迷宮，腦海中就立刻浮現(xiàn)出許多彎彎曲曲的通道被一堵堵墻給隔開(kāi)，從入口進(jìn)入走到出口去的畫(huà)面。站在迷宮展項(xiàng)前，迷宮的中間看上去有幾面不透光的“墻”阻擋了小球的前行，通過(guò)操作你會(huì)發(fā)現(xiàn)小球順利的通過(guò)了每一面“墻”。這是為什么呢？其實(shí)迷宮內(nèi)所謂的“墻”是不存在的，因?yàn)檫@里面有光的偏振現(xiàn)象。

什么是光的偏振現(xiàn)象呢？我們都知道，自然界里的光是一種波，波有縱波和橫波之分。橫波也稱“凹凸波”，其質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向垂直。縱波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向平行。偏振迷宮里的假墻就是應(yīng)用了橫波的振動(dòng)方向與傳播方向垂直的原理。

我們可以看到展品中透明圓管的交接點(diǎn)有一盒子，盒子內(nèi)壁分別貼了兩種偏振方向相互垂直的偏振膜，兩個(gè)相互垂直的偏振片對(duì)一般光線有濾光的作用，使得進(jìn)出左右兩部分的光線只剩下與各自偏振膜偏振方向一致的兩種偏振光，因此在兩個(gè)偏振膜交接之處好像存在一堵不透光的“墻”，實(shí)際上這堵“墻”是不存在的，所以小球可以順利穿過(guò)。

在生活中，偏振光片的應(yīng)用也是很廣泛的，如駕駛室的前窗玻璃和車(chē)燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且它們的偏振方向都沿同一方向并與水平面成45度角，司機(jī)從前窗只能看到自已的車(chē)燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車(chē)燈的光，即使汽車(chē)在夜間行駛時(shí)，不用熄燈，也不用減速就可以保證行車(chē)安全。

隱身人

您見(jiàn)過(guò)隱身人嗎？它是如何隱身的呢？現(xiàn)在讓我們一起了解隱身術(shù)吧？

在隱身展品中的兩塊鏡子經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)置了合理的安裝角度，巧妙利用了平面鏡對(duì)光線的反射，誤讓觀眾以為鏡子反映出來(lái)地板的鏡像是桌子底下存在的景像，而桌子底下真正存在的人的身體卻被平面鏡“隱”去了。

騰空而起

想體驗(yàn)一下“騰空而起”的狀態(tài)嗎？如今這早已不是夢(mèng)。

騰空而起展品巧妙的利用平面鏡成像原理，將兩面平面鏡成90度放置，當(dāng)觀眾將自己身體的中線貼近一個(gè)平面鏡末端的立柱，其半身和平面鏡里半身的虛像合成一個(gè)完整的人像，因?yàn)橄衽c物成軸對(duì)稱，當(dāng)你抬起一條腿的時(shí)候，可以看到鏡子中的虛像的兩條腿也抬了起來(lái)，整個(gè)人出現(xiàn)騰空而起的奇妙景象。

設(shè)計(jì)光路

啟動(dòng)光束電源，移動(dòng)展臺(tái)內(nèi)的光學(xué)原件，就可直觀的看到光束經(jīng)過(guò)鏡面反射或折射后形成的光線路徑。參觀者可以通過(guò)變換光學(xué)元件的位置，設(shè)計(jì)出不同的光路。下面介紹幾種常見(jiàn)的光學(xué)元件。

三棱鏡：外觀上呈現(xiàn)幾何的三角形，是光學(xué)棱鏡中最常見(jiàn)的。三棱鏡最常用于光線的色散，可將光線分解成為不同的光譜成分。

平面鏡：表面平整、光滑、不透明且能夠成像的物體，平面鏡能改變光的傳播路線。靜的水面、拋光的金屬表面等都相當(dāng)于平面鏡。

凹透鏡：鏡片中間薄、邊緣厚、呈凹形，對(duì)光有發(fā)散作用。近視眼鏡就是凹透鏡。

凸透鏡：是一種常見(jiàn)的透鏡，中間厚、邊緣薄，至少有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面。對(duì)光有會(huì)聚作用。

丁達(dá)爾效應(yīng)：就是光的散射現(xiàn)象，當(dāng)一束光線透過(guò)膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的“通路”。在森林中我們會(huì)看到茂密的樹(shù)林中透過(guò)的一束束光線，這就是丁達(dá)爾效應(yīng)。

在展臺(tái)上擺放有幾種（不同）形態(tài)的盒子，里面裝有（著）膠體，通過(guò)激光的照射，在一些特定的膠體中會(huì)有光柱現(xiàn)象。

是你還是我

您想擁有一張新的面孔嗎？不用去美容院，在這里我們就可以幫您實(shí)現(xiàn)！兩人相對(duì)坐在鏡子兩邊，上下移動(dòng)，將自己的臉和對(duì)方的臉重疊在一起，就會(huì)出現(xiàn)一張新面孔，這是為什么呢？

這主要是運(yùn)用鏡子的“半透半反”視覺(jué)效果，中間的鏡子是由透明玻璃和平面鏡交錯(cuò)排列在一起組成的，所以從你的臉上反射的光線有一部分經(jīng)透明玻璃投射過(guò)去，有一部分經(jīng)平面鏡反射回來(lái)，因此你看到的新面孔是你原來(lái)的面孔和對(duì)面朋友的面孔的合成。

光影飛機(jī)和鋼琴

空中懸掛著雜亂無(wú)章的廢銅爛鐵，當(dāng)光線照射在上面時(shí)，墻面形成的影子就呈現(xiàn)出飛機(jī)和鋼琴造型的平面影像。這是因?yàn)楣庠谕N均勻介質(zhì)中沿直線傳播，當(dāng)光的傳播遇到阻礙時(shí)，就會(huì)在阻礙物的前方形成影子，影子的形狀取決于阻礙物在垂直光傳播方向上對(duì)光的遮蔽效果，與阻礙物的立體造型無(wú)關(guān)。（編輯/起點(diǎn)）