重重叠叠上瑶合,
几度呼童扫不开。
刚被太阳收拾去,
却教明月送将来。
苏轼的这首诗可以看作是一个谜语,谜底就是这首诗的题目《花影》。
在一般人的概念中,影子是平面的。如夜晚在灯光下,人将手摆成某种形状,以使自己的手的影子像某种动物或静物,这是各国都有的,中国人称为手影戏。这种平面的影子指的是几何学中的射影、投影。
而物理学中的影是立体的,它指的是沿遮光物边缘的光线在遮光物后面所围住的较黑暗的区域。
在朔日(阴历初一)当月亮运行到太阳和月球之间,如果太阳、月亮和地球正好位于或接近同一直线时,地球上处于月亮影子中的人可以见到日食;在望日(阴历十五)前后,当太阳、月亮和地球正好位于或接近同一直线时,地球上处在夜晚的人可以见到月食。
形成瑶台上的“重重叠叠”必须有光源——太阳或月亮:必须有障碍物——叶与花:还必须有光屏——瑶台。
当叶间的空隙比较大时,穿过空隙的光沿直线传播,瑶台上的光斑的大小、形状与叶间的空隙相似;当叶间的空隙的尺寸小到约1mm左右时,则不论是叶间的空隙什么形状,光斑都是圆的,这光斑是太阳的像。——这是小孔成像的光学现象;如小孔的尺寸小到了百分之一毫米,通过小孔的光就会明显偏离直线方向传播——光发生了被称为衍射的光学现象,这个时候在瑶台上会出现衍射的图样,但是在这种情形下的衍射图样的亮度比较低,与其他的亮斑、暗斑重叠在一起,用肉眼是难以辨别的。
俗话说影不离灯,说的是光源是产生影的必要条件。
俗话说形影不离,其实有光源有障碍物并不一定就会产生影。
外科医生做手术的时候,为了不让医生手的影子模糊手术的视野,科学家设计了“无影灯”,这种灯的发光面很大,等到医生手的距离又不是太远,所以手的影子很短,不会影响手术的视野。从这个意义上来说,“无影灯”并非真的无影。怎样才能做到真的无影呢?我们不妨想象有一个圆柱形的桶,桶的内侧均匀地发着光,如果我们将一根棍子沿中轴插入,我们还能看到这根棍子的影子吗?
影是虚的,因为影是摸不着的,影并不像实物那样占据空间:许多物体的影子可以重叠交互。但影子又是实的,它是不依赖于主观的客观存在。从物理学的角度看,影是可以用光屏截取的,它不同于虚像。虚像是不能显现在光屏上的,虚像是眼睛“看”到的“幻象”,之所以说是看,那是因为眼睛的确感受到了“构成”虚像的光:之所以说是“幻象”,那是因为这些光并非从物体上直接发出来的。
当光源、遮住光的物体、光屏三者中如果一者在运动,那物体影子的大小、形状或位置就可能发生相应的变化。
日晷正是根据光源(太阳)不动,遮光物(日晷的立杆)与光屏(日晷的托盘)与地球一起绕着太阳做着相同的运动,在不同的时刻,立杆的影子的长短和位置不同来记录时间的。所以把日晷称为太阳钟。我们将一根棍子竖直地立在地上,当太阳正当空的时候,棍子的影子就没了。其实,对于中国绝大部分地区来说,人们见不到太阳正当空的情况,因为太阳的直射点在北回归线与南回归线之间。在月夜。月光“转朱阁,低绮户,照无眠”,说的是月亮在运动,即光源在运动,而朱阁、绮户不动,那么它们落在光屏——地面上的影子将随月光的运动而运动。“今夜故人来不来,教人立尽梧桐影”——不知道这位痴情人洗了多久的月光浴?
编辑 孙