小狐狸皮皮的物理世界

曹远强

水中捞月

一个晚上，小猴淘淘得了空闲又来到了小狐狸皮皮家。月亮如圆圆的银盘，高高地悬在天空，洒下一地清辉。月光下两个小伙伴相互追逐，踩踏着对方的影子。玩了一阵，皮皮想到了一件事情，开始调侃淘淘：“你们的祖先可不怎么聪明，看见月亮掉到井里了，竟然一个抓着一个的尾巴，探到井里去捞月亮。”

“这不知道是哪一辈的事了。再说了，他们的想法是好的，难道看到月亮掉到了井里，却不理不睬吗？”淘淘辩解道。

“走，咱们到井边去看看，看月亮是不是又掉到井里去了。”皮皮拉着淘淘来到井边，打开井盖一看：嘿，恰好看到了一轮明月“掉”在井里。

“啊，咋又掉下去了呢？咱们把它捞出来吧！”淘淘说。

“不用你们的笨办法，看我的，我儿就把它捞上来了。”皮皮说。

淘淘说：“你又犯吹牛的老毛病了，还说我呢！”

皮皮一手抓住绳子，一手抓起水桶，把桶扔进井里，，装满水后就往上拉。

淘淘不解地问：“让你捞月亮，你打水干什么？”

“月亮已经被我捞上来了！”

皮皮将这桶水放在井边，然后对陶陶说：“月亮已经捞上来啦，在水桶里呢！”

此时水桶里的水还在晃荡，水面银光闪闪。

“哪儿有？”淘淘在水桶里找。

“别着急，等着！”皮皮沉着地说，“月亮刚捞上来，正难受得使劲挣扎呢，一会儿就好了。”

果然，水面上的光由破碎、动荡，逐渐变得规整、有型，水面也逐渐平静。最后，月亮清晰地出现在水面上。

淘淘看着水中的月亮挠了挠头：“嘿还真让你捞上来了，好玩！”

淘淘抬头看了看天上的月亮，疑惑地说：“可月亮还在天上，它并没有掉进井里啊？

皮皮说：“废话，你还真相信月亮掉到井里了吗？这叫‘千江有水千江月！好了，我们把月亮搬到屋里去观赏吧！”

水中的月亮是虚像

两个小伙伴把水桶抬进了屋里。

狐狸爷爷问：“你们两个这是在干什么呀？”

皮皮说：“我们把月亮抬到屋里来了。”

他们把水桶放在门口，敞着门，让月光照进水桶里，然后关上灯。月光在墙上闪动荡漾，等了一会儿，桶里的水平静了，桶中就出现了一个月亮，而墙上也出现了一个椭圆形的光斑。

“怎么样？我们把月亮搬进屋子里了吧！”皮皮骄傲地说。

淘淘趴在皮皮的耳朵旁低声说：“不愧是狡猾的狐狸，主意就是多！”

灯亮了，墙上的光斑淹没在灯光中，水中依然有一轮明月。

淘淘问：“狐狸爷爷，水中为什么有一个月亮？为什么水一晃动，这个月亮就会碎呢？”

狐狸爷爷说：“水中的月亮是由光的反射形成的一个像，是一个虚像。”

皮皮说：“光的反射？对了，声音也能反射形成回声，它跟这个原理一样吧？”

狐狸爷爷说：“差不多！你们知道我们为什么能看到物体吗？”

“因为有眼睛呗，嘿嘿！”两个小伙伴齐声说。

狐狸爷爷说：“只有眼睛可不行！把你们关在暗室里，一点儿光也没有，你们能看到东西吗？”

皮皮恍然大悟：“对，还要有光。”

狐狸爷爷解释说：“我们的眼睛要看到物体，那这个物体上的光就要进人我们的眼睛。光源可以直接发光，所以我们能看见光源。那不是光源的物体，我们是怎么看到的呢？因为物体的表面可反射光，反射光进入眼睛，我们就看到它了。比如这个杯子，它的表面反射了很多光，这些光进入我们的眼睛，于是我们就看到它了。”

“这水中的月影，不，是月亮的像，我还是觉得它有点儿神秘。既然是水反射了月亮的光，那为什么会成像呢？这地面也反射了月亮的光，为啥就没有成像呢？”淘淘满腹疑问。

“别着急，听我爷爷说。”皮皮知道狐狸爷爷一定会讲明白。

镜面反射和漫反射

狐狸爷爷说：“光的反射有两种，一种能成像，一种不能成像。第一种叫镜面反射，是能成像的，就是物体的表面非常平整，像我们照的镜子，平行光照在上面反射出的还是平行光。皮皮，你去拿面镜子来。”皮皮拿了面镜子交给狐狸爷爷。

狐狸爷爷把灯关了，把镜子放在月亮能照到的地上，让两个小伙伴看墙上的小圆光斑。

“月光可以看作是平行光，照到镜子上发生了镜面反射，反射出来的光仍然是平行光，因此墙上出现了这个光斑。别的方向上没有光线，从没有光线的这些地方看回去，镜子表面是黑的;从有光线的这些地方看回去，可以看见月亮的像。”皮皮和淘淘按照狐狸爷爷说的仔细看了看，发现确实如此。狐狸爷爷把镜子收了，然后把一张白纸放在月光下的地面上。

“你们看墙上有光斑吗？”

皮皮和淘淘没有在墙上找到光斑。狐狸爷爷说：“纸的表面实际是凹凸不平的，它把光反射向了四面八方，不再平行，这种反射叫漫反射，也就是第二种反射，它不能成像。因为物体把光反射向了四面八方，因此我们的眼睛可以从各个方向看到这个物体，比如这张纸，你从各个方向都可以看到它。”

“你们看这桶水的水面，非常平整，就像是一个镜面，它发生的是镜面反射，因此能够形成月亮的虚像。现在我把水面弄得凹凸不平——”说着，狐狸爷爷用手在水桶中搅了一下，水中的月亮成了“碎片”，然后他接着说，“这时发生的是漫反射，就不能成像了。”

虚像是怎样形成的

“爷爷，镜面反射为什么能成像，成的像有什么特点呢？”皮皮问。

狐狸爷爷说：“我还是用画图法跟你们讲一下吧。”他画了一个坚直的镜面，在镜面前画了一根燃烧的蜡烛，在蜡燭上取一个发光点，定为S。然后他画了两条从点S发出的射向镜面的光线，并运用光的反射规律，在镜前画了两条反射光线，并将反射光线向镜子的后面延长，交于镜面后面的一点S'，这样迎着反射光线看回去，发光点处于S'位置。蜡烛上的每一个点都是这样的，于是形成了一个完整的像。

狐狸爷爷说：“这个像不是实际光线相交而成的，而是光线的反向延长线相交而成的，不能在纸上或光屏上成像，所以叫虚像。”

皮皮说：“有虚像就一定有实像，哪一些是实像呢？”

“你们看到的屏幕上的像，如电影、幻燈片上的图案都是实像，照相机里的像也是实像。对了，上次说的小孔成像也是实像。”

平面镜成像的特点

皮皮说：“爷爷，是不是离镜面越远，成像越小？”

狐狸爷爷说：“我们日常用的镜子叫平面镜，它发生的是镜面反射，因此可以成像。它成像的特点有以下几点：一是大小和物体相同，因此说离镜面越远像越小是不对的。道理很简单，一棵树离得越远，看起来越小但这棵树并没有变小，而是观察视角变小了。二是像到镜面的距离与物体到镜面的距离相等。你靠近或远离镜面，镜像也靠近或远离镜面;你距离镜面1米，镜像也距离镜面1米，这个距离总是相等的。三是平面镜成的像是虚像。”

“爷爷，您讲了这么多，给我们点儿时间，让我们一点点体会吧！”

皮皮和淘淘拿着镜子，一会儿凑近，一会儿远离，一会儿转动，认真研究了起来。

不知不觉夜已经深了，淘淘该告辞了，他们把水桶抬出了屋子。皮皮要把水倒掉，淘淘却说：“不要浪费水，浇树吧！”于是他们把水浇到了梧桐树下。

月亮已经落得很低，月光照不到井水了。淘淘到井边瞅了一眼，说：“井里的月亮真没了，被一个叫皮皮的坏蛋捞走了！哈哈哈！”

潜望镜

这天下午，小牛木木、小山羊欢欢、小兔贝贝在山坡上玩。他们正玩得高兴呢，突然，皮皮从一块石头后面跳出来，背着手大摇大摆地向他们走过去，还说自己早就看到他们了，谁做了什么动作都说得一清二楚。这勾起了大家的好奇心：“你肯定偷看了，可是我们并没有看见你，快说，你是怎么偷看的？”

“告诉你们吧，我有秘密武器。”说着，皮皮从背后拿出了一个东西，“这个叫潜望镜，爷爷教我做的。”

贝贝好奇地说：“潜望镜？一听就是偷看时用的东西，快让我们玩玩。”

。他们几个围着皮皮，皮皮利用大石头向他们展示了用法，大家非常感兴趣。欢欢问：“这里面是什么镜子？”

皮皮说：“这里面用了两块平面镜。制作的时候，让镜子与镜筒拐角构成等腰直角三角形，然后固定好就行了。”

皮皮也学狐狸爷爷那样，用画图的方法讲解了潜望镜的工作原理。看了皮皮画的图，小伙伴们都弄懂了这个问题。

狐狸爷爷的课堂

光的反射有两种：一种是镜面反射，可以成像;另一种是漫反射，不能成像。

反射面十分平整，就会发生镜面反射;反射面凹凸不平，就会发生漫反射。

平面镜发生的是镜面反射。平面镜成像的特点：像和物体等大;像和物体到镜面的距离相等;像和物体的对应点关于镜面对称，所成的像是虚像。

潜望镜原理：通过平面镜两次发生镜面反射，改变光的传播方向并成像。

（插画大脸鹅实习编辑陈晓娟编辑乖乖隆地洞）