「如果世界沒有光會怎樣呀?」,筆者經過一對母子身旁聽見這句話,看著男孩正與夕陽照入縫隙的光線玩耍,就想起光線對我們而言是很重要,今個星期就讓各位和光線玩遊戲,從遊戲中拆解生活中與「光」相關的 STEM ,各位家長和小朋友不妨一起動手製作。
「光」到底對我們有多重要呢?我們在沒有光線的房間內,完全看不到任何事物。由於物體表面會反射光線,只要有光,我們就能透過雙眼看見周遭事物的形狀、大小及顏色。光的反射與吸收原理,大致將世界上所有物質分為三種:空氣、水和玻璃等屬於透明體,只有小部份光線穿透的半透明體如磨砂玻璃,至於完全反射的金屬類,或吸收大部分光線的木材等,都屬於不透明體。今次我們先利用生活常見的事物來製作遊戲,齊齊透過親子活動,來了解有關「光」的 STEM 。
光源與反射實驗
想了解光源與反射的原理,首先我們需要準備以下材料及工具:
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發現的原理
光線穿過梳子的縫隙射向白紙,光線隨著電筒移動的方向移動,可見光線以直線進行。
[row][double_paragraph]延伸步驟:固定光源,把小鏡子以不同角度迎向光束,會發現反射光束是隨鏡子角度改變而改變。先從小鏡子的平面畫一條垂直的「法線」,接著把光束(入射線)和鏡子反射光線(反射線)的方向畫在白紙上。 [/double_paragraph][double_paragraph]
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發現的原理
細心留意入射線和反射線與法線之間的角度,就會發現反射角等於入射角,這就是光的反射規律。
輕鬆製作潛望鏡
當我們了解到光以直線進行,以及入射角度等於反射角度的話,就讓我們試用簡單的材料和工具,來製作潛望鏡:
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發現的原理
[row][double_paragraph] 從潛望鏡的下方看進去,可看到原本在上方位置才能看見的事物。基於入射角等於反射角規律,潛望鏡上方的光線進入潛望鏡,光經過鏡子以 45 度反射,反射到平行的下方鏡子,光線再從下方鏡子以 45 度反射進入我們的眼睛。 [/double_paragraph][double_paragraph] [/double_paragraph] [/row]
潛望鏡實際應用
顧名思義,潛望鏡最常用於潛水艇內,而在我們常常乘坐的雙層巴士,間中亦會遇到潛望鏡。上層前排右邊設有大圓鏡,在下層的車長利用駕駛室上方的探孔,就能監察上層車廂的情況,保障乘客安全,以及打擊罪案。不過這種潛望鏡並未全面覆蓋上層車廂,因此近年在巴士上層安裝閉路電視鏡頭作代替。
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光反射原理的應用
生活中,還有些運用光反射原理的例子,斑馬線旁的反光路釘,藉由四面三角形表面組成,用以劃分行車線及班馬線,協助駕駛者在晚上或視野不清時駕駛之用。此外,同樣運用反射原理的多重反射器,亦曾在太空任務中使用,其中阿波羅十五號就裝上回向反射器,藉由反射從地球發出的雷射光,探測到月球與地球間的距離。
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大家還能從生活中發掘到有關光的運用嗎?