光的直线传播 透过黑暗认识光 《墨经》之小孔成像 光的科学探究

沃德科学仪器　03-20 21:19

清晨，当明媚的阳光穿过树林，形成了一道道美丽的光柱。看到这些光柱，你能想象光是怎么样传播的吗?让我们通过实验来探究以下吧！

光的直线传播实验

需要准备的材料

三张旧光盘、手电筒、长尾夹、卡纸。

实验步骤

1. 把三张光盘分别用长尾夹夹住，沿一条直线摆在桌面上。

2. 把彩色的卡纸用长尾夹夹住，放在三张光盘一侧。

3. 打开手电筒，从光盘的另一侧照过去，看看卡纸上有没有手电筒的光？

4. 把中间的光盘拉出来，再打开手电筒，用同样的方法照过去，还能在卡纸上看到手电筒的光吗？

当三张光盘的圆孔在一条直线上的时候，打开手电筒，手电筒的光穿过三个圆孔，照到另一侧的卡纸上；把中间的光盘移幵，三张光盘的圆孔不在一条直线上，再打开手电筒，光不会照到卡纸上。这个实验说明光是沿直线传播的。

小孔成像实验

需要准备的材料：卡纸、蜡烛、长尾夹。

实验步骤：

1. 用小铁钉在一张卡纸上钻一个小孔，用长尾夹夹住卡纸，立在桌子上。把窗帘拉上，使室内变暗。

2. 点燃蜡烛，放在卡纸的一侧，并靠近小孔。

3. 把另一张卡纸用长尾夹夹住，立在带孔卡纸的另一侧。

4. 这时，我们就会在卡纸上看到蜡烛火焰的像，并且像是倒立的。

5. 前后移动卡纸，看看蜡烛火焰的像有什么变化。

烛焰上部发出的光沿直线通过小孔，照在卡纸的下部；烛焰下部发出的光沿直线通过小孔，照在卡纸的上部，所以在卡纸上形成一个倒立的像。这正好说明了光是沿直线传播的。

光的直线传播之《墨经》小孔成像

大约24nn多年以前，我国的学者墨翟（墨子)和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验。《墨经》中这样描述当时的情景：

“景到，在午有端，与景长，说在端”"景光之人，煦若射，下者之人也高，高者之人也下，足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景库内也”。

这里的“到”通“倒”，即倒立的意思。“午”指两束光线正中交叉的意思“。在午有端”指光线的交叉点，即针孔。“光之人，煦若射”是一句很形象的比喻。“煦”即照射，就是说照射在人身上的光线，就像射箭一样。“下者之人也高，高者之人也下”是说照射在人上部的光线，成像于下部；而照射在人下部的光线，则成像于上部。于是，直立的人通过针孔成像，投影便成为倒立的。“远近有端，与于光”则指出小孔成像的大小和物体距离针孔的远近有关。物体越远，像越小；物体越近，像越大。

《墨经》在两千多年前关于小孔成像的描述，与今天的实验结果是完全吻合的。