小狐貍皮皮的物理世界

2021-05-21 22:12:51曹遠強

第二課堂(小學版) 2021年2期

曹遠強

水中撈月

一個晚上，小猴淘淘得了空閑又來到了小狐貍皮皮家。月亮如圓圓的銀盤，高高地懸在天空，灑下一地清輝。月光下兩個小伙伴相互追逐，踩踏著對方的影子。玩了一陣，皮皮想到了一件事情，開始調侃淘淘：“你們的祖先可不怎么聰明，看見月亮掉到井里了，竟然一個抓著一個的尾巴，探到井里去撈月亮。”

“這不知道是哪一輩的事了。再說了，他們的想法是好的，難道看到月亮掉到了井里，卻不理不睬嗎？”淘淘辯解道。

“走，咱們到井邊去看看，看月亮是不是又掉到井里去了。”皮皮拉著淘淘來到井邊，打開井蓋一看：嘿，恰好看到了一輪明月“掉”在井里。

“啊，咋又掉下去了呢？咱們把它撈出來吧！”淘淘說。

“不用你們的笨辦法，看我的，我兒就把它撈上來了。”皮皮說。

淘淘說：“你又犯吹牛的老毛病了，還說我呢！”

皮皮一手抓住繩子，一手抓起水桶，把桶扔進井里，，裝滿水后就往上拉。

淘淘不解地問：“讓你撈月亮，你打水干什么？”

“月亮已經被我撈上來了！”

皮皮將這桶水放在井邊，然后對陶陶說：“月亮已經撈上來啦，在水桶里呢！”

此時水桶里的水還在晃蕩，水面銀光閃閃。

“哪兒有？”淘淘在水桶里找。

“別著急，等著！”皮皮沉著地說，“月亮剛撈上來，正難受得使勁掙扎呢，一會兒就好了。”

果然，水面上的光由破碎、動蕩，逐漸變得規(guī)整、有型，水面也逐漸平靜。最后，月亮清晰地出現(xiàn)在水面上。

淘淘看著水中的月亮撓了撓頭：“嘿還真讓你撈上來了，好玩！”

淘淘抬頭看了看天上的月亮，疑惑地說：“可月亮還在天上，它并沒有掉進井里啊？

皮皮說：“廢話，你還真相信月亮掉到井里了嗎？這叫‘千江有水千江月！好了，我們把月亮搬到屋里去觀賞吧！”

水中的月亮是虛像

兩個小伙伴把水桶抬進了屋里。

狐貍爺爺問：“你們兩個這是在干什么呀？”

皮皮說：“我們把月亮抬到屋里來了。”

他們把水桶放在門口，敞著門，讓月光照進水桶里，然后關上燈。月光在墻上閃動蕩漾，等了一會兒，桶里的水平靜了，桶中就出現(xiàn)了一個月亮，而墻上也出現(xiàn)了一個橢圓形的光斑。

“怎么樣？我們把月亮搬進屋子里了吧！”皮皮驕傲地說。

淘淘趴在皮皮的耳朵旁低聲說：“不愧是狡猾的狐貍，主意就是多！”

燈亮了，墻上的光斑淹沒在燈光中，水中依然有一輪明月。

淘淘問：“狐貍爺爺，水中為什么有一個月亮？為什么水一晃動，這個月亮就會碎呢？”

狐貍爺爺說：“水中的月亮是由光的反射形成的一個像，是一個虛像。”

皮皮說：“光的反射？對了，聲音也能反射形成回聲，它跟這個原理一樣吧？”

狐貍爺爺說：“差不多！你們知道我們?yōu)槭裁茨芸吹轿矬w嗎？”

“因為有眼睛唄，嘿嘿！”兩個小伙伴齊聲說。

狐貍爺爺說：“只有眼睛可不行！把你們關在暗室里，一點兒光也沒有，你們能看到東西嗎？”

皮皮恍然大悟：“對，還要有光。”

狐貍爺爺解釋說：“我們的眼睛要看到物體，那這個物體上的光就要進人我們的眼睛。光源可以直接發(fā)光，所以我們能看見光源。那不是光源的物體，我們是怎么看到的呢？因為物體的表面可反射光，反射光進入眼睛，我們就看到它了。比如這個杯子，它的表面反射了很多光，這些光進入我們的眼睛，于是我們就看到它了。”

“這水中的月影，不，是月亮的像，我還是覺得它有點兒神秘。既然是水反射了月亮的光，那為什么會成像呢？這地面也反射了月亮的光，為啥就沒有成像呢？”淘淘滿腹疑問。

“別著急，聽我爺爺說。”皮皮知道狐貍爺爺一定會講明白。

鏡面反射和漫反射

狐貍爺爺說：“光的反射有兩種，一種能成像，一種不能成像。第一種叫鏡面反射，是能成像的，就是物體的表面非常平整，像我們照的鏡子，平行光照在上面反射出的還是平行光。皮皮，你去拿面鏡子來。”皮皮拿了面鏡子交給狐貍爺爺。

狐貍爺爺把燈關了，把鏡子放在月亮能照到的地上，讓兩個小伙伴看墻上的小圓光斑。

“月光可以看作是平行光，照到鏡子上發(fā)生了鏡面反射，反射出來的光仍然是平行光，因此墻上出現(xiàn)了這個光斑。別的方向上沒有光線，從沒有光線的這些地方看回去，鏡子表面是黑的;從有光線的這些地方看回去，可以看見月亮的像。”皮皮和淘淘按照狐貍爺爺說的仔細看了看，發(fā)現(xiàn)確實如此。狐貍爺爺把鏡子收了，然后把一張白紙放在月光下的地面上。

“你們看墻上有光斑嗎？”

皮皮和淘淘沒有在墻上找到光斑。狐貍爺爺說：“紙的表面實際是凹凸不平的，它把光反射向了四面八方，不再平行，這種反射叫漫反射，也就是第二種反射，它不能成像。因為物體把光反射向了四面八方，因此我們的眼睛可以從各個方向看到這個物體，比如這張紙，你從各個方向都可以看到它。”

“你們看這桶水的水面，非常平整，就像是一個鏡面，它發(fā)生的是鏡面反射，因此能夠形成月亮的虛像。現(xiàn)在我把水面弄得凹凸不平——”說著，狐貍爺爺用手在水桶中攪了一下，水中的月亮成了“碎片”，然后他接著說，“這時發(fā)生的是漫反射，就不能成像了。”

虛像是怎樣形成的

“爺爺，鏡面反射為什么能成像，成的像有什么特點呢？”皮皮問。

狐貍爺爺說：“我還是用畫圖法跟你們講一下吧。”他畫了一個堅直的鏡面，在鏡面前畫了一根燃燒的蠟燭，在蠟燭上取一個發(fā)光點，定為S。然后他畫了兩條從點S發(fā)出的射向鏡面的光線，并運用光的反射規(guī)律，在鏡前畫了兩條反射光線，并將反射光線向鏡子的后面延長，交于鏡面后面的一點S'，這樣迎著反射光線看回去，發(fā)光點處于S'位置。蠟燭上的每一個點都是這樣的，于是形成了一個完整的像。

狐貍爺爺說：“這個像不是實際光線相交而成的，而是光線的反向延長線相交而成的，不能在紙上或光屏上成像，所以叫虛像。”

皮皮說：“有虛像就一定有實像，哪一些是實像呢？”

“你們看到的屏幕上的像，如電影、幻燈片上的圖案都是實像，照相機里的像也是實像。對了，上次說的小孔成像也是實像。”

平面鏡成像的特點

皮皮說：“爺爺，是不是離鏡面越遠，成像越小？”

狐貍爺爺說：“我們日常用的鏡子叫平面鏡，它發(fā)生的是鏡面反射，因此可以成像。它成像的特點有以下幾點：一是大小和物體相同，因此說離鏡面越遠像越小是不對的。道理很簡單，一棵樹離得越遠，看起來越小但這棵樹并沒有變小，而是觀察視角變小了。二是像到鏡面的距離與物體到鏡面的距離相等。你靠近或遠離鏡面，鏡像也靠近或遠離鏡面;你距離鏡面1米，鏡像也距離鏡面1米，這個距離總是相等的。三是平面鏡成的像是虛像。”

“爺爺，您講了這么多，給我們點兒時間，讓我們一點點體會吧！”

皮皮和淘淘拿著鏡子，一會兒湊近，一會兒遠離，一會兒轉動，認真研究了起來。

不知不覺夜已經深了，淘淘該告辭了，他們把水桶抬出了屋子。皮皮要把水倒掉，淘淘卻說：“不要浪費水，澆樹吧！”于是他們把水澆到了梧桐樹下。

月亮已經落得很低，月光照不到井水了。淘淘到井邊瞅了一眼，說：“井里的月亮真沒了，被一個叫皮皮的壞蛋撈走了！哈哈哈！”

潛望鏡

這天下午，小牛木木、小山羊歡歡、小兔貝貝在山坡上玩。他們正玩得高興呢，突然，皮皮從一塊石頭后面跳出來，背著手大搖大擺地向他們走過去，還說自己早就看到他們了，誰做了什么動作都說得一清二楚。這勾起了大家的好奇心：“你肯定偷看了，可是我們并沒有看見你，快說，你是怎么偷看的？”

“告訴你們吧，我有秘密武器。”說著，皮皮從背后拿出了一個東西，“這個叫潛望鏡，爺爺教我做的。”

貝貝好奇地說：“潛望鏡？一聽就是偷看時用的東西，快讓我們玩玩。”

。他們幾個圍著皮皮，皮皮利用大石頭向他們展示了用法，大家非常感興趣。歡歡問：“這里面是什么鏡子？”

皮皮說：“這里面用了兩塊平面鏡。制作的時候，讓鏡子與鏡筒拐角構成等腰直角三角形，然后固定好就行了。”

皮皮也學狐貍爺爺那樣，用畫圖的方法講解了潛望鏡的工作原理。看了皮皮畫的圖，小伙伴們都弄懂了這個問題。

狐貍爺爺?shù)恼n堂