2013年1月29日

科學玩具-光學-光纖燈的妙用Part3



後來將友藏(小丸子的爺爺,你有猜對嗎?)放在三原色光瓶的光源前面,看到出現在眼前的光影時,還是讓我打從心裡感動得湧出這一句廣告名言:「真是太神奇了,傑克!」

在日常的環境中,因為充斥著白色光,造成在障礙物的背後形成黑色的影子,以及光線沒有完全被遮住的半影灰色地帶。這個觀念直到教地球科學日月蝕的單元時還會用到,所引用的解釋也是「光的直線前進」所形成的影的差異。因此,我們所熟知的影子不是黑的,就是還有其他白光時的灰色,深淺的程度、範圍跟光源遠近與投射角度有關。

令我感到神奇的是,在黝黑的的影子內,竟然出現了有顏色的區域。這和我們以往所熟悉的影子大異其趣。之所以形成這樣的現象是因為光線沒有完全被阻隔住,所以這種舊範圍、新現象等於是不同色光從另一個角度加進來的地帶。

由於人為所創造的環境不同,而使得同一個現象產生了不同的表徵。如果我們使用的不再是混合的白光,而是三種原色光,那麼究竟會有什麼現象發生?我們一起來看看這些「染了色」的現象吧!
如果有兩個光源,就會形成兩個影子
在圖中,原先影的左右兩端形成藍色區和紅色區

若是綠色光和藍色光同時照射的話
就會在影子原本重疊處的兩側形成藍色區域和綠色區域

這張比較明顯的因是紅光和綠光互為互補色
物體兩邊分別用紅光和綠光照射
就會在兩個影子的不同側形成綠色區塊和紅色區塊

如果三原色光同時亮起來,就會在各個不同的光影混合區形成不同的顏色

很神奇對不對?其實你也可以用戒指燈完成這個光學小實驗,效果完全一樣。唯一不同的地方是,三原色燈的LED的位置是固定的,所以拿著瓶身時,會比較穩定,但三色光源間的投射角度也是固定的;而戒指燈會隨著手指的些微移動而改變投射角度,不過想要固定就要額外採取措施。各有利弊,可以視情況各取所需。我們再來看一次!
直接繞過本體往後拍,這樣是不是更明顯呢?有點像在看立體圖片的感覺

這一張刻意不縮小,讓你數數看,仔細端詳一下
「有幾種顏色的混合色光在裡面?」

那麼手呢?有幾隻手在裡面呢?

如果同時聚光在同一處,想必會讓人眼花撩亂吧
這裡強調一下,他是櫻桃小丸子的爺爺「友藏」,不是老蔣哦

年初在科學論壇展示這個發現時,引起兩派不同的意見在討論。關於這些色塊的形成,除了光與影的說法,論壇中的許老師也親自指導大家,說明這樣的現象是因為光的「繞射」。光在被物體阻擋時,會在其周圍形成繞射現象,這些繞射的光線重疊之後形成干涉,所以我們所看到的區域不管是什麼顏色,其實都是干涉之後的結果,會看到什麼顏色,都是因為混合色光波長的不同所造成的。
寫到這邊,不禁讓我想到各路科教好手為了在教室中演示光的三原色,也為了能不要購買昂貴的實驗器材,紛紛製作出一些有個人特色的光電教具,不管是日本的科學教育社群或是國內。不過,目前遇到的,也或許是唯一擋在眼前的困難是「製作的簡便與普及性」。

對於常常接觸到這一些光電器材的高手而言,電路與焊接或許不是些很難的事,只要有國中程度的電路基本原理,或是對元件的基本認識,就可以組裝出不同功能的東西。但現實的情況是,不是每個教科學的老師都有這項技能,也不見得每個老師都願意學,這就是問題所在。即使做好的成品擺在眼前,也不知道它能有什麼功用或是還可以做些其他的應用。

關鍵真的很簡單:「學習停止了,成長就真的停止了。」

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