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物理世界-光學

光學主要是研究光的現象、性質與應用,包括光與物質之間的交互作用、光學儀器的製作。光學通常研究紅外線、紫外線及可見光的物理行為。因為光是電磁波,其它形式的電磁輻射,例如X射線、微波、電磁輻射及無線電波等等也具有類似光的特性。其中幾何光學,描述了光的傳播,一個由透鏡、反射鏡及稜鏡組合而成的光學系統,用幾何光學可以說明其中的反射、折射等現象。

魔幻像差

魔幻像差

面前的凹面鏡會將我們自己的「倒立實像」展現出來,但是這個照鏡子的過程是否可以讓我們看到們自己的「正立虛像」?好像看不到!但是將手機的攝影功能打開,對著凹面鏡從中央逐漸接近,到一定距離處,就會看到一個自己的正立虛像出現在手機裡!這時逐漸將手機拉遠,會看到正立虛像在經過一個「界線」之後,瞬間轉成倒立實像,你能夠從這個變化的地方推斷出來這個凹面鏡的焦距嗎?

七彩光學遊戲台

七彩光學遊戲台

按下按鈕,就會看到多條彩色雷射光線射出,前方盡頭開始煙霧飄渺,明顯看出雷射光的路徑,此時可以移動桌面上的三稜鏡、四方鏡,以及各種透鏡和面鏡,觀察反射、折射、繞射等幾何光學的效應。想想看,為何要有煙霧?這些飄渺的煙霧是來自什麼物質?如何產生這些煙霧的?

水往高處流?

水往高處流?

水往低處流是大家熟悉的現象,但是在這個展品中,我們卻看到昏暗閃爍的燈光下,水滴好像不是往下掉,反而往上走?這是為什麼?是不是和閃爍的燈光有關?我們看電視影片,有時看到馬車往前走,但輪子會往後轉,和這個展品是同樣的道理,也就是你能看到它的時間有限,同時看到的影像間斷地很有規律,就會產生「倒過來走」的錯覺了。

實像和虛像

實像和虛像

觀察面前的凹面鏡,看看自己在鏡中呈現的像是正立的還是倒立的?這是「實像」還是「虛像」?拿一隻手電筒,或者打開手機上的照明燈,照在自己額頭上,像中的額頭上是否會出現一個同樣的光點?再將照明燈照在像中的額頭上,看看自己的額頭上是否會出現同樣的光點?這個比較可以讓我們深切體認「實像」的意義!再將手機的攝影功能打開,對著凹面鏡從中央逐漸接近,會看到一個自己的正立像出現在手機裡,這是「實像」還是「虛像」?呈像的位置在哪裡?逐漸將手機拉遠,會看到正立的像在經過一個「界線」之後,瞬間轉成倒立的像,請問這個「界線」是什麼?

2021 / 03 / 18 更新

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