重重疊疊上瑤合,
幾度呼童掃不開。
剛被太陽收拾去,
卻教明月送將來。
蘇軾的這首詩可以看作是一個謎語,謎底就是這首詩的題目《花影》。
在一般人的概念中,影子是平面的。如夜晚在燈光下,人將手?jǐn)[成某種形狀,以使自己的手的影子像某種動物或靜物,這是各國都有的,中國人稱為手影戲。這種平面的影子指的是幾何學(xué)中的射影、投影。
而物理學(xué)中的影是立體的,它指的是沿遮光物邊緣的光線在遮光物后面所圍住的較黑暗的區(qū)域。
在朔日(陰歷初一)當(dāng)月亮運行到太陽和月球之間,如果太陽、月亮和地球正好位于或接近同一直線時,地球上處于月亮影子中的人可以見到日食;在望日(陰歷十五)前后,當(dāng)太陽、月亮和地球正好位于或接近同一直線時,地球上處在夜晚的人可以見到月食。
形成瑤臺上的“重重疊疊”必須有光源——太陽或月亮:必須有障礙物——葉與花:還必須有光屏——瑤臺。
當(dāng)葉間的空隙比較大時,穿過空隙的光沿直線傳播,瑤臺上的光斑的大小、形狀與葉間的空隙相似;當(dāng)葉間的空隙的尺寸小到約1mm左右時,則不論是葉間的空隙什么形狀,光斑都是圓的,這光斑是太陽的像?!@是小孔成像的光學(xué)現(xiàn)象;如小孔的尺寸小到了百分之一毫米,通過小孔的光就會明顯偏離直線方向傳播——光發(fā)生了被稱為衍射的光學(xué)現(xiàn)象,這個時候在瑤臺上會出現(xiàn)衍射的圖樣,但是在這種情形下的衍射圖樣的亮度比較低,與其他的亮斑、暗斑重疊在一起,用肉眼是難以辨別的。
俗話說影不離燈,說的是光源是產(chǎn)生影的必要條件。
俗話說形影不離,其實有光源有障礙物并不一定就會產(chǎn)生影。
外科醫(yī)生做手術(shù)的時候,為了不讓醫(yī)生手的影子模糊手術(shù)的視野,科學(xué)家設(shè)計了“無影燈”,這種燈的發(fā)光面很大,等到醫(yī)生手的距離又不是太遠,所以手的影子很短,不會影響手術(shù)的視野。從這個意義上來說,“無影燈”并非真的無影。怎樣才能做到真的無影呢?我們不妨想象有一個圓柱形的桶,桶的內(nèi)側(cè)均勻地發(fā)著光,如果我們將一根棍子沿中軸插入,我們還能看到這根棍子的影子嗎?
影是虛的,因為影是摸不著的,影并不像實物那樣占據(jù)空間:許多物體的影子可以重疊交互。但影子又是實的,它是不依賴于主觀的客觀存在。從物理學(xué)的角度看,影是可以用光屏截取的,它不同于虛像。虛像是不能顯現(xiàn)在光屏上的,虛像是眼睛“看”到的“幻象”,之所以說是看,那是因為眼睛的確感受到了“構(gòu)成”虛像的光:之所以說是“幻象”,那是因為這些光并非從物體上直接發(fā)出來的。
當(dāng)光源、遮住光的物體、光屏三者中如果一者在運動,那物體影子的大小、形狀或位置就可能發(fā)生相應(yīng)的變化。
日晷正是根據(jù)光源(太陽)不動,遮光物(日晷的立桿)與光屏(日晷的托盤)與地球一起繞著太陽做著相同的運動,在不同的時刻,立桿的影子的長短和位置不同來記錄時間的。所以把日晷稱為太陽鐘。我們將一根棍子豎直地立在地上,當(dāng)太陽正當(dāng)空的時候,棍子的影子就沒了。其實,對于中國絕大部分地區(qū)來說,人們見不到太陽正當(dāng)空的情況,因為太陽的直射點在北回歸線與南回歸線之間。在月夜。月光“轉(zhuǎn)朱閣,低綺戶,照無眠”,說的是月亮在運動,即光源在運動,而朱閣、綺戶不動,那么它們落在光屏——地面上的影子將隨月光的運動而運動?!敖褚构嗜藖聿粊?,教人立盡梧桐影”——不知道這位癡情人洗了多久的月光浴?
編輯 孫