光和鏡子做游戲

李世欣

是你？是我？

和朋友分別站在玻璃的兩側(cè)，你會看到誰？是你，還是他？你會說，當(dāng)然是他了?？墒?，再仔細(xì)想想，你在地鐵的玻璃窗前、商場的櫥窗前，是不是也看到過自己的身影，一如照鏡子般清晰？

科技館里有一個(gè)展品叫作“是你是我”，講的就是玻璃在不同光線下的反射和透射這兩種現(xiàn)象。

利用半透半反射膜，當(dāng)自己一側(cè)的光線強(qiáng)于對方一側(cè)時(shí)，只能從玻璃中看到自己的像;當(dāng)對方一側(cè)的光線亮度大于自己一側(cè)時(shí)，透過玻璃看到的是對方的像;當(dāng)自己一側(cè)光線與對方一側(cè)光線的強(qiáng)度差別不大時(shí)，玻璃中就出現(xiàn)了自己的像和對方的像疊加在一起的圖像。

科技館展品“是你是我”

我們在電影、電視劇中也常看到這種原理的應(yīng)用，比如審訊室的里外間。犯人在外間受審時(shí)，警察可以在里間透過一面玻璃觀察審訊情況，而外間受審的犯人對此卻渾然不知。這面分隔里外間的玻璃叫單向透視玻璃，是一種對可見光具有很高反射比的特種玻璃。單向透視玻璃在使用時(shí)，反射面必須是迎光面。犯人所在的審訊室中有明亮的光線，在犯人看來，單向透視玻璃與普通鏡子沒什么不同，但在里間的警察卻可以清清楚楚地看到審訊室內(nèi)的情況。

會拐彎的眼睛——潛望鏡

如果隔著一堵厚厚的墻，怎么才能看到墻外的景象呢？在潛水艇里的士兵怎么才能偵察水面上的情況呢？其實(shí)這些問題并不難。有了潛望鏡，一切就都迎刃而解了。

照過鏡子的人都知道，通過一個(gè)平面鏡，人可以看到自己的像。這是利用了光的反射原理。平面鏡將光線反射到眼中，你就看到了自己。利用光的反射原理，將一根方形的管子上端向前彎90度，下端向后彎90度，管子里上下拐彎處各裝一塊平面鏡，使兩鏡相互平行、鏡面相對且與水平面成45度角，這樣就制成了最簡單的潛望鏡。你可以用這種簡單的潛望鏡觀察一些之前被擋住而看不到的東西。

潛望鏡原理

科技館里的現(xiàn)代潛望鏡模型

當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中的潛望鏡要比上述的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但基本原理是一樣的。

科技館里的古代潛望鏡模型

據(jù)記載，潛望鏡的原理首先是由中國人發(fā)現(xiàn)的。公元前2世紀(jì)，我國西漢時(shí)期的一本書《淮南萬畢術(shù)》中寫道：“取大鏡高懸，置水盆于其下，則見四鄰矣。”意思就是取一面鏡子高高掛起，鏡子下面放一個(gè)盛有水的盆，院外的景物通過鏡子反射到水盆里的水面上，通過水面再反射到人眼睛里，這樣人就能看到院外的景物了。移動水盆或轉(zhuǎn)動鏡子，還可以看到院外的其他景物。這說明當(dāng)時(shí)的中國人已經(jīng)知道光是沿直線傳播的，也掌握了光的反射規(guī)律。能夠運(yùn)用這些規(guī)律構(gòu)思出這樣一個(gè)裝置，確實(shí)是很不容易的。它可以說是世界上最早的潛望鏡的雛形。

潛望鏡最大的用途就是在軍事上。有了它，你可以躲在戰(zhàn)壕里或掩體后觀察敵情。這樣把自己隱藏起來能不易被敵人發(fā)現(xiàn)，避免受到直接傷害。當(dāng)然，它更多的時(shí)候還是被應(yīng)用在潛水艇上。

第一次世界大戰(zhàn)期間，潛水艇成了海上霸王。它潛伏水下，卻洞察海面情況，能夠出其不意地攻擊海面船只。今天，核動力潛水艇已成為海軍的主力，它只需補(bǔ)給一次燃料，就可以在海底停留數(shù)月，而潛望鏡仍然是潛水艇了解海面情況的重要工具。

當(dāng)然啦！潛望鏡的用途可不止于此呢！人們利用它能夠間接觀察事物的特點(diǎn)，還開辟了一些新的用途。例如意大利人雷瑞齊在考察羅馬北方一處古代伊特魯利亞人的墳場時(shí)，把一座墓室上的土層鉆穿，向墓中伸入配有照明設(shè)備的潛望鏡，用來觀察墓室里的情況，判定這墓室是不是有發(fā)掘價(jià)值。他還在潛望鏡上安裝照相機(jī)，將有關(guān)的資料拍攝下來，供研究使用。

化身千萬——窺視無窮

想讓自己的房間變大，可是又不能買一幢新房子，怎么辦呢？來科技館看看“窺視無窮”吧，一定能給你啟發(fā)的！

“窺視無窮”中的人像

“窺視無窮”這件展品展示了平面鏡之間多次反射成像所形成的奇特效果：兩面相向的鏡子能在它們之間把光線來回反射。每當(dāng)從一個(gè)景象射出的光線被反射時(shí)，就會產(chǎn)生一個(gè)比這個(gè)景象更遠(yuǎn)的像，于是形成一直延伸到無盡遠(yuǎn)處的無限重復(fù)的“長廊”。在空間較小的房子內(nèi)，掛上兩面相對的鏡子，你就會感覺空間一下子變大了很多，和上面是同樣的道理喲！

多像鏡照出無數(shù)個(gè)自己

準(zhǔn)備材料：

雙面膠

一副合頁

兩面鏡子

一個(gè)小小的物體

1在合頁閉合面的兩個(gè)金屬片上分別粘貼雙面膠。

2將兩面鏡子鏡面相對，并將帶有雙面膠的合頁粘在位于鏡子高度約二分之一處的鏡子背面，用力按壓合頁，使其與鏡子粘牢。

3打開兩面鏡子，將一個(gè)小小的物體放在兩面鏡子的夾角處，調(diào)整兩面鏡子的夾角角度，觀察鏡內(nèi)的成像有什么規(guī)律。

科學(xué)原理：這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了光的反射原理。當(dāng)兩面鏡子拉平時(shí)（即兩鏡面的夾角為180度），鏡內(nèi)只成一個(gè)像，相當(dāng)于一塊平面鏡。逐漸縮小兩面鏡子的夾角，你會發(fā)現(xiàn)成像越來越多，直至兩面鏡子將小物體夾住不能再縮小時(shí)，會發(fā)現(xiàn)兩面鏡子里有規(guī)律地排滿了該物體。其實(shí)在理論上，當(dāng)兩面鏡子的夾角為0度時(shí)，位于其中問的物體會成無數(shù)個(gè)像。

多像鏡光學(xué)原理

你知道嗎？

給你兩面鏡子，你能照出幾個(gè)自己？1個(gè)？2個(gè)？3個(gè)？無數(shù)個(gè)都有可能！這要看你把鏡子怎么放了。如果兩面鏡子并排放，拼成一面，當(dāng)然就是1個(gè)自己。但當(dāng)你緩緩轉(zhuǎn)動其中一面，你會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了2個(gè)自己。當(dāng)兩面鏡子成了直角時(shí)，哈哈，3個(gè)！繼續(xù)轉(zhuǎn)，越來越多！當(dāng)兩面鏡子相對平行時(shí)，就能照出無數(shù)個(gè)自己啦！

用鏡子贏得戰(zhàn)役

公元前215年，羅馬帝國的名將馬塞拉斯率領(lǐng)著強(qiáng)大的海軍，乘著戰(zhàn)艦，攻打古希臘名城敘拉古。面對浩浩蕩蕩的艦隊(duì)，小小的敘拉古亂了陣腳，國王和百姓都不知所措?？墒翘鞜o絕人之路，這時(shí)城里正住著科學(xué)巨匠阿基米德。這位當(dāng)時(shí)已經(jīng)年過古稀的老人挺身而出，號召全城的婦女拿著自己锃亮的鏡子來到海岸邊。烈日炎炎下，阿基米德拿起一面鏡子，調(diào)整角度，讓它恰好把太陽光反射到敵人戰(zhàn)艦的船帆上，一個(gè)亮亮的光斑清晰可見。隨后，阿基米德高喊：“用你們手中的鏡子把光都反射到這個(gè)亮點(diǎn)上吧！”婦女們都學(xué)著阿基米德的樣子，用鏡子把太陽光反射到船帆上，對準(zhǔn)那個(gè)光斑。不一會兒，船帆冒起了青煙，敵艦起火了！

不可一世的羅馬帝國海軍大敗而歸！

今天的我們很容易就能明白，阿基米德這是利用了光的反射原理，用無數(shù)的鏡子把反射的太陽光集中到一點(diǎn)，使得這一聚光點(diǎn)的溫度急劇升高，從而引燃了船帆，燒毀了羅馬帝國的戰(zhàn)船，取得了戰(zhàn)役的勝利。