2012年12月23日

科學玩具-光學-凹凸兩用水透鏡(第一代)


分享一個已經做好四個多月的教具,會有構思這項教具的想法,是因為以往大學物理系的教材教法或是研究所課程接觸到的都是凸透鏡,不論是冰做的或是水做的,種類繁多而且應用廣泛。但問題是凹透鏡去哪裡了?

對一般民眾而言,凹透鏡的應用只有在近視眼鏡上面才看得到嗎?加上2007年高雄市科學園遊會中,也發現有個攤位參考了一本大樹林出版社於十年前出版的科普書籍「有趣的科學實驗」,利用保鮮膜做出了水透鏡。不禁動心起念想做一個水透鏡的綜合版,但卻由於帶班的壓力,往往迫使時間挪為他用,心中的想法就暫時擱置了。

不過今年4月克服萬難,終於把大型凹凸兩用水透鏡構思教具設計構思完成,並把它具體化並做出第一代,心中把它當作給我家小朋友的生日紀念作品。以下的照片都是第一代版本,掐指算一算日子,做好到現在都已經四個多月了。

我有做一個送給學長兼好友的科學狂人,希望對他接不完的科學遊戲研習有幫助,也希望能推廣出去,讓大家在分享科學創意之餘,也都能投入自己的巧思創造出更多簡單實用的教具。

最近改良之後並做出了我自認為造型頗富藝術感第二代並測試成功,想法經過不斷地改良測試也臻至完美。這兩種版本都是不用花大錢的環保作品,請參考一下拙作,並請給予建言指教。

1、第一代整體外觀
材料:餅乾筒和透明地球半殼,真的就這麼簡單!)
2、側面正立圖
(上面白色那一圈是用白膠黏著固定零件用,不過有更好用的替代接著物哦!)
3、側面橫躺圖
(可以發現其實桶子的底部也被我挖空了,有原因的)
4、側面近照
(近一點看就可以發現其實是透明地球半殼凹進去)
5、底部近照
(透明地球半殼凹進去的黏接方式才是這個教具的創意菁華)
6、開工!
(先將底部外側裝水,就是一個水做的平凸透鏡)
7、放大虛像
(因為物體在水透鏡的焦距內,所以是呈現放大正立的虛像,當然還可以改變物距
 ,如何做?請思考一下)
8、正立虛像
(等水波回穩,影像會更清晰。若所使用的透明半球殼上沒有經緯線紋路,效果更
 是棒!)
 
9、再近一點看看
(可以看得出來經緯線紋路對影像造成的折射,影響了清晰度)
10、超級變變變!
(如果在桶內裝水,就馬上變身成平凹透鏡!內外兩個Yoyo提供比較大小)
11、縮小虛像
(比較相同大小的物體,實物與成像的差距則是一目瞭然)
12、側面正視圖
(成像變小是因為平凹透鏡的折射呈現出正立縮小虛像,從側面也可以比較出差異
 )

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