光就像是人类的宠儿,它绮丽的色彩、变幻的“姿态”博得人们的万分喜爱。但是,它也有变脸的时候,一会儿放大,一会儿缩小,一会儿倒立,一会儿又藏起来,真是一个“百变大王”。不过,如果你掌握了足够的科学知识,对于这些“小儿科”的玩意儿,就不感到惊奇了。
001自制照相机
痴迷指数★★★★能力锻炼 动手能力 所用时间()分
你知道照相机的工作原理吗?通过自己动手制作一台简易的照相机,你很快就能了解了。
工具潘多拉
有盖子的鞋盒,毛笔,剪刀,磨砂玻璃,黑色颜料,花瓶,手钻,胶水。
游戏对对碰
①用毛笔蘸上黑色颜料涂在鞋盒的内部。
②在鞋盒的一侧,用剪刀居中剪一个5厘米宽、10厘米长的长方形开口。用一块比开口略大的磨砂玻璃粘在开口上。
③在鞋盒另一侧的中间位置,小心地钻一个直径为5毫米的小孔,这个洞的形状要尽可能圆。简易照相机就做好了。
④把简易照相机的小孔对准一个花瓶,可以在磨砂玻璃上看到一只倒立的花瓶。
游戏中的科学
光是直线传播的,影像顶端的光线,直射到了长方形口的底部,而影像底部的光线则直射到长方形口的顶部,所以映射在照相机底片上的物体影像都是倒立的。
002什么颜色的衣服先干
痴迷指数★★★★能力锻炼 观察力 所用时间()分
我们经常在通风、有阳光的地方晾衣服。可是不同颜色的衣服哪个先干?
工具潘多拉
水,白色衣服,黑色衣服,晾衣架。
游戏对对碰
①分别把同质地的黑色衣服和白色衣服放在水里浸湿。
②然后取出,略拧干,把黑色衣服、白色衣服晒在有阳光的地方,会发现黑色衣服先晾干了。
游戏中的科学
在同样的条件下,不同颜色的物体对太阳光的热的吸收能力是不同的。白色的衣服吸热慢;黑色的衣服吸热快,所以就会先干。
学以致用
1903年,德国南极探险队的科学考察船——高斯号被困在冰块中,人们想尽各种办法希望把船解救出来。其中有人想到了用阳光。他们把黑色的灰与煤由船上撒出去,撒在冰块儿与冰块儿的裂痕中,形成差不多长2米、宽10米的带状环绕在冰上。最终,南极夏季的晴朗天气帮他们把困难轻易地解决了。
003小水滴变放大镜
痴迷指数★★★★能力锻炼 创造力 所用时间()分
小小的水滴也能有放大镜的功能哦,做个小游戏你就会发现其中的奥秘了。
游戏中的科学
工具潘多拉
硬纸片,透明胶带,透明薄膜,小花,手电筒,手钻。
游戏对对碰
①在硬纸片的中间钻一个小孔,把透明薄膜盖在小孔上。
②用胶带把薄膜的四个角固定在硬纸片上。小心地在薄膜上滴几滴水,这样,一个简单的水滴放大镜就制成了。
③在硬纸片下面放一朵小花,将硬纸片侧边折一下,与花朵保持一定距离,不要完全覆盖在上面。
④打开手电筒,光线对准水滴,观察图像(若图像不清,有可能是硬纸片与花朵之间的距离不合适,可作适当调整),你就能发现花朵被放大了。
游戏中的科学
水滴滴在薄膜上,中间厚,四周薄,就形成了一个凸透镜。把这个凸透镜放在书上,因为距离书很近,因而它的物距就会小于它的焦距。根据凸透镜成像原理,此时就会在同侧呈放大的正立的虚像。因而,我们用这个凸透镜来看书本上的字时,这个凸透镜就像一个放大镜一样,将书上的字放大了。
004汤匙做的凸面镜
痴迷指数★★★★能力锻炼 观察力 所用时间()分
平常,我们从凸面镜中看到的物体总是变了形的。你知道能用什么办法将变了形的物体还原吗?
工具潘多拉
汤匙,2张白纸,画笔。
游戏对对碰
①在纸上画一座小房子,把汤匙凹面放在画前,发现从汤匙的凹面中看到的映出小房子图像走了样儿。
②在另一张纸上尽可能准确地把那个走样儿了的小房子画下来。
③把新画的图放在汤匙凸面的前方,向汤匙凸面看就会发现走样儿的房子又被矫正过来了(如果还有些变形,可以前后移动你的汤匙,直到形状正常)。这是为什么呢?
游戏中的科学
光线通过物体后在凸面镜上发生散射,在凸面镜的后面会聚成一个虚像,这个像比实物小,看上去好像是被压缩了一样。当你把一个平面镜向后倾斜的时候,镜中的像也跟着被压缩了;镜面倾斜得越厉害,像就被压缩得越小,这样,从凸面镜中能观察到的范围也就越大。
学以致用
对汽车比较熟悉的人会发现,司机的后视镜都是由凸面镜做成的,这样观看到的范围会更大,而且从凸面镜中看到的东西不会过分走样儿,有利于安全驾驶。
005自制彩虹
痴迷指数★★★★能力锻炼 创新能力 所用时间()分
彩虹也能自己制作吗?如果是这样的话,我们就可以天天见到彩虹了。真是这样吗?
工具潘多拉
黑色卡片,剪刀,镜子,橡皮泥,白色卡片,手电筒,碗。
游戏对对碰
①在黑色卡片上方剪一条水平的细缝儿,折起卡片的底部,使卡片能立起来。
②倒半碗水。将镜子倾斜45度放在碗里,使之一半在水下,一半在水上,用橡皮泥固定住。
③把黑色卡片立起来,细缝儿正对着镜子,并将白色卡片放在它前面。
④让手电筒的光透过细缝儿照在镜子上。调整光柱、碗和白色卡片的相对位置,直到你能在白色卡片上看到彩虹。
游戏中的科学
水中的镜子与水构成的三角形形成了一个棱镜。当光线通过棱镜时,每种颜色的光会以不同的速度传播,也会弯曲成不同的角度。白光被切分为一个光谱,所以就能够看到反射在白色卡片上的彩虹了。
除了上面这种方法以外,再推荐一种方法。在晴朗的天气里,用喷雾器喷出水雾,迎着太阳的方向,你将会看见美丽的彩虹。
006天空为什么那么蓝
痴迷指数★★能力锻炼 创造力 所用时间()分
晴朗的天空,万里无云。可是天空为什么是蓝色的呢?
工具潘多拉
玻璃杯,牛奶少许,滴管,玻璃棒,手电筒,黑纸。
游戏对对碰
①在玻璃杯里注入大半杯水,用滴管滴一滴牛奶,并用玻璃棒将加入牛奶的水搅匀。
②在黑纸上挖一个小孔,拿一只手电筒,用黑纸遮住手电筒的玻璃,使手电筒的光从小孔中射出。
③将黑纸和手电筒紧贴在玻璃杯的侧面,打开开关。从杯子的另一个侧面看,也就是从与光线垂直的方向进行观察,会发现乳白色的溶液变成一片浅蓝色。好神奇啊!
游戏中的科学
空气中有许多微粒无规则地散射着太阳光,牛奶中就有许多微粒在散射着手电筒的光。而且频率越高的光线,被散射得越厉害。红光的频率较低,蓝光的频率较高。因此,杯中的液体会变成浅蓝色,天空是蓝色的也是同样的道理。
007自制幻灯机
痴迷指数★★★★能力锻炼 观察力 所用时间()分
你知道幻灯片是如何放大影像和文字的吗?还是让我们动手研究其中的奥妙吧!
工具潘多拉
一张透明空白的描图纸,放大镜,手电筒,桌子,透明胶带,幻灯片,直尺。
游戏对对碰
①先用描图纸包在手电筒的前面,用胶带纸粘好。把幻灯片放在描图纸外面,也用胶带粘好。
②将放大镜垂直固定在桌子的一端,将手电筒朝向放大镜固定在桌子的另一端,幻灯机就算是制作成功了。
③关闭室内的光源,将桌子带有放大镜的一端摆放在一面白墙对面,打开手电筒,就可以在白墙上看到被放大的幻灯片影像了。调整幻灯机的距离,在幻灯机与白墙间适当的距离放上一把直尺,不停地上下摆动直尺,就会产生一系列的轮廓,宛如电影的效果。
游戏中的科学
这个幻灯机是根据凸透镜成像的原理而制作的。我们打开手电筒后,光照到了幻灯片上,接着又照到了放大镜上,之后放大镜在白墙上放大投射出幻灯片的影像。
008鱼缸里的泡泡
痴迷指数★★★★能力锻炼 创造力 所用时间()分
刚刚买回来的金鱼,放入装有水草的鱼缸里,怎么老是出现泡泡?难道水有问题吗?
工具潘多拉
鱼缸,两三条金鱼,几束水草。
游戏对对碰
①把金鱼放入盛有水的鱼缸里。
②把水草放入鱼缸,然后把鱼缸搬到有阳光照射的地方。
③1小时后,就会发现鱼缸里总是冒泡。
④把水草取出来,再过1小时,发现鱼缸里已经没有泡泡了。难道问题在水草身上?
游戏中的科学
是的,问题就在水草身上。
无论是小河里的水草,还是家中鱼缸里的水草,它们总是会时常冒出些泡泡。原来,在阳光照射下,水草要进行光合作用,吸进二氧化碳和水,放出氧气。所以,我们看到的那些小泡泡,其实就是水草放出的氧气,而不是水有问题。
009倒立的图像
痴迷指数★★★能力锻炼 观察力 所用时间()分
有时候我们的眼睛会说谎,窗外明明是正立的风景,通过小孔怎么会变成倒立的呢?
工具潘多拉
鞋盒,一张透明空白的描图纸,透明胶带,手钻。
游戏对对碰
①把鞋盒的盖子去掉,用胶带将描图纸绷在鞋盒空的那一面,尽量保持平整。
②在描图纸对面的纸板上开一个小圆孔,把小孔一面朝向阳光下的景物,适当移动鞋盒的位置,直到描图纸上出现清晰的影像为止,而这个影像是倒立的。
游戏中的科学
这是因为光直线传播的缘故。光源发出的光是向四面八方传播的,它的各个发光点发出的光束中,都只有一束光线能直线进入小孔(其余的光束被鞋盒挡住了),射在景物上部的光线穿过小孔直线到达描图纸的下端,而射在景物下部的光线穿过小孔直线到达描图纸的上端,使射在景物上的光线经过小孔到达描图纸的时候,上下光线出现交叉,我们从描图纸上观看到的,就成了上下颠倒的影像。
010揉皱的“镜子”
痴迷指数★★★能力锻炼 分析能力 所用时间()分
能完整映照出影像的东西,我们都称之为镜子,可有些“镜子”并不能时刻都映照出影像。这是怎么回事呢?
工具潘多拉
一张平整的铝箔(可以取香烟盒中的包装纸,记住一定要平整的)。
游戏对对碰
①仔细观察铝箔的正面,你会发现它闪闪发光,非常亮。用铝箔的正面照一照你的脸,可以看到平整的铝箔就像镜子一样,很清晰地映出了你的头像。
把铝箔揉成一团,然后展平。再照一照你的脸,你就会发现头像不见了。为什么平整的铝箔可以做镜子,而揉皱的就不行呢?
游戏中的科学
这是因为当光线投射到一个光滑平整的平面上时,这个平面会以同样的角度将光线反射回去。没有揉皱的铝箔就是这样一个光滑平整的平面,投射到铝箔上的光线会原路返回,因而在铝箔上能够比较清楚地看到镜像。然而,揉皱的铝箔会向不同的方向反射光线,此时的铝箔上则无法形成一个完整的镜像。
011消失的硬币
痴迷指数★★★★能力锻炼 应变能力 所用时间()分
这是一个很有趣的游戏。不同的做法得出不同的答案,乍一看好像是有人在变魔术,到底是怎么回事呢?
工具潘多拉
硬币,一个杯口比底儿大的玻璃杯。
游戏对对碰
①将玻璃杯压在硬币上,我们可以从杯子的侧面看到硬币。
②在玻璃杯里盛满水,再从杯子的侧面看去,我们会发现,硬币不见了。但从杯口向下望的时候,硬币还好好地放在那里。
③给玻璃杯底儿与硬币周围沾满水,再来做这个实验,你会发现这个魔术不灵了。透过玻璃杯的侧壁,还能看到一个闪亮的硬币。这是为什么呢?
游戏中的科学
光从空气经玻璃杯底儿进入水中的时候会发生折射,使得大部分光线以很大的入射角射向杯子的侧壁。而一部分反射的光线又折回水中,从杯口射出,因此从杯子的侧面看不到硬币。
当杯底儿和硬币之间沾有水以后,硬币反射出的光线从水中穿过杯底儿再进入杯子里的水中。这时杯底儿可以看成是一块平板玻璃,光线通过它的时候方向不变。硬币反射出的光线到达杯子的侧壁时,一部分光线入射角并不很大,不能满足全反射条件,这些光线从侧壁上透射出来使你能看到杯底下的硬币。
012自动转向的箭头
痴迷指数★★★★能力锻炼 创造力 所用时间()分
箭头儿怎么会自动转向呢?不会是眼睛产生的幻觉吧!一起来看看究竟是怎么回事。
工具潘多拉
白纸,彩色笔,玻璃杯,水。
游戏对对碰
①用彩色笔在白纸上画一个向右的粗箭头。
②在玻璃杯中倒入半杯水,然后把画好的纸片放在玻璃杯的后面,仔细观察发现箭头指向了左边。这是为什么呢?
游戏中的科学
箭头儿之所以会改变方向是因为玻璃杯和水起了一定作用。它们就像是凸透镜一样,光线经过折射后,除了经过光心的光线不改变方向外,其他方向的光线都会改变方向。因此,我们看到的箭头就改变了方向。
013穿过毛玻璃的目光
痴迷指数★★★★能力锻炼 想象力 所用时间()分
你知道如何穿过毛玻璃观察里面的情景吗?
工具潘多拉
毛玻璃,透明胶条。
游戏对对碰
①把一段透明的胶条贴在毛玻璃上。
②用手指甲把它抹平,这个地方就变得透明了。
游戏中的科学
用氢氟酸腐蚀并用金刚砂打磨的粗糙的玻璃表面,会把射来的光线向四面八方散射出去,所以只能看到玻璃后面模糊不清的影像。胶条把凹凸不平的玻璃表面填平,这样,光线就可以像通过透明的玻璃一样平行射入,在眼睛的虹膜上形成清晰的影像。所以你可以很清楚地看到里面的情景。
014引爆气球
痴迷指数★★★★能力锻炼 创新能力 所用时间()分
想引爆一个气球很容易,用针一扎就可以,但是用放大镜引爆气球你试过吗?
工具潘多拉
放大镜,气球,细线。
游戏对对碰
①吹起一只气球,用细线把它扎好,缠在阳光下的小草叶上。
②用放大镜迎着太阳,把阳光聚焦到气球上,过一会儿气球就自己爆炸了。
游戏中的科学
气球引爆的原因其实很简单,就是利用了放大镜聚焦的原理。阳光照在放大镜上,经放大镜的折射就会形成一个焦点,使焦点正好落在气球上。焦点的温度很高,时间长了,气球温度就会越升越高,当达到燃点时,气球就会被烧穿引爆。不过做这个游戏一定要注意安全,不要离气球太近。
015让光线转弯的绝妙办法
痴迷指数★★★★能力锻炼 创造力 所用时间()分
光线都是沿着直线传播的,你有办法让光线转弯吗?
工具潘多拉
一个盒子,一支毛笔,不反光的黑色颜料,一段塑料管,橡皮泥,手电筒,手钻。
游戏对对碰
①用毛笔蘸上黑色颜料,把盒子的内壁全部涂黑。
②等颜料自然干后,在盒子的一侧钻一个小洞,然后插入一段塑料管。
③把塑料管的一端留在外边一小截儿。如果这个洞没有完全堵住,可以在周围堵上橡皮泥,或使用其他方法不让光线入洞。
④找一间屋子,拉上窗帘并关上电灯。
⑤打开手电筒,从外面的管子向盒子里面照射,你就可以看到光线顺着弯曲的管子在发光。这是怎么回事呢?
游戏中的科学
这是利用了光线的全反射现象。光线从一种透明物质入射到另一种透明物质的过程中,一部分光线会发生折射,而另一部分光线会发生反射。入射角越大,折射角也越大。在这种情况下,折射角总是大于入射角,也就是说,当入射角达到一个角度的时候,折射角已经大于90度了,也就不再发生折射,所有的光线会全部反射。在这个游戏中,光线就是以这样的原理在管子中传播,而不会射向空气。光线就随着弯管转弯了。
016流动的光
痴迷指数★★★★能力锻炼 创新能力 所用时间()分
光除了能被直射和反射外,还会像水一样流动,真是不可思议!这究竟是怎么回事呢?
工具潘多拉
透明的矿泉水瓶,手钻,手电筒,厚卡纸,不透水封条。
游戏对对碰
①用手钻在矿泉水瓶的瓶盖儿上钻一个大洞,在瓶底上也钻出一个洞。
②将瓶底的洞暂时封住,然后向矿泉水瓶中灌满水,拧紧瓶盖儿。这时,如果你打开手电筒,照射矿泉水瓶的底部,就会看到光线可以钻过瓶子。
③用厚卡纸把矿泉水瓶与手电筒卷在一起,到一间黑暗的屋子里。去掉瓶底的封条,倾斜瓶子,水会从矿泉水瓶中流出来。这时再打开手电筒,你会看到光线和水一起流淌而出,不会照射到其他地方去。用手指搅动流出的水,光线也会随水流的弯曲而改变形状。
游戏中的科学
我们知道光线是沿着直线传播的,但在这个游戏里,为什么光线可以任意地改变形状,甚至像水一样流淌呢?原来射入水中的光线在到达水流与空气交界的地方时,就会被反射回来。因此,光线就会在水流中不停地反射,而不会跑到空气中。在我们的眼睛看来,就好像光线随着水流作随意的曲线运动了。
017“燕子”和你捉迷藏
痴迷指数★★★★能力锻炼 观察力 所用时间()分
燕子是大自然中的益鸟,它的敏捷与可爱深得人们的喜爱。但是它却喜欢和人们捉迷藏,不信就看下面这个游戏吧!
工具潘多拉
彩色铅笔,胶水,托盘,白纸,水壶,桌子。
游戏对对碰
①用彩色铅笔在纸上画一只小燕子,然后用胶水把这只小燕子粘在托盘里。等到胶水干了以后,把托盘放在桌子上。
②现在向后退,直到看不见托盘中的小燕子为止。
③请你的朋友用水壶慢慢地向托盘中注水。你会发现,随着托盘中水位的升高,小燕子好像也慢慢长高了,你又能看见它了。事实上,无论是盘中的小燕子还是你自己,都没有移动过。
游戏中的科学
没有注水前,你看不到小燕子,是因为视角的关系。反射光线的反射角还不够大,小燕子所反射的光线被托盘挡住了,不能进入你的视线中。而加水之后,光线就要经过空气和水两种介质,会发生折射现象,而产生偏离。也就是说,当光线从水中斜射到空气表面时,折射光偏离了原来的路线,折射角大于入射角。于是,光线就会避开托盘,有机会进入你的眼睛,这样你就能看到小燕子了。
018纸亮还是镜子亮
痴迷指数★★★★能力锻炼 观察力 所用时间()分
在一间黑屋子里,用手电筒照射一面镜子和一张白纸。你想,是镜子亮还是白纸亮?不要忙着下结论,先来观察一下吧!
工具潘多拉
镜子,白纸,手电筒。
游戏对对碰
①用手电筒照射白纸,发现白纸看得很清楚。
②用手电筒照射镜子,发现镜子看起来一片漆黑。这是什么缘故呢?
学以致用
借助漫反射光线,我们可以在其他方向上看见被照亮的物体,观察它们的颜色和细节,并且把这些物体和周围其他物体区别开来。
游戏中的科学
原来,光滑的镜子能规则地反射光线,一束光线遇到镜面以后,虽然改变了前进的方向,但它们在新的运动方向上仍然是规则前进的。如果你的眼睛不在这个方向上,镜子的反射光就一点儿也不会进入你的眼睛,所以镜面看上去是黑的。只有把镜面转到某一个角度,使它反射的光正好进入你的眼睛的时候,你才能看到耀眼的光芒。当一束光线照射在白纸上,虽然对每一束光线来说,光的反射定律都是适用的,但由于纸的表面凹凸不平,光束就被反射到许多不同的方向,这就叫做漫反射。