话说每个人自出生起,就一直有影子的陪伴。有光的地方,就有阴影。阴影指的是:物体挡住光线时所形成的四周有光中间无光的现象。作为一个普遍的自然现象,其在人类社会中有着形形色色的应用。计时(日晷「rì guǐ」)的本意是太阳的影子。其原理是:利用太阳的投影方向来测定并划分时刻。晴天时,被太阳照射的物体的影子不断地变化。
影子的长度在变幻一般来说,早晨的影子最长,随着时间的推移,影子逐渐变短,一过中午又重新变长,可以据此来测定时刻。以赤道式日晷为例,其晷面平行于赤道面,指针垂直晷面,一天内,太阳在星空背景下移动一度左右,地球的固定点相对星空背景移动360度,忽略太阳对星空背景的移动,只取地球和太阳,认为,地球不动,太阳绕地轴旋转一周,固定点相对太阳位置变化的角度除以360度,乘以24小时,就是时间间隔。
赤道式日晷由于指针平行于地球转轴,所以表刻是均匀的,可以用来计算时间。
由于地球围绕太阳公转,北回归线以北的地方,夏至的时候太阳到地球的最北方位置,正午的时候影子最短,冬至的时候太阳到最南方,正午时刻影表最长。春分和秋分的时候影子适中,据此得出影子的方向在变化春分、夏至、秋分、冬至四个节气影子的变化。根据这个古人经过观察制作了圭表,能够准确测知当前的时节,月份。
天象(日食、月食)“天狗把月亮吃了”的传说广泛流传在中国的民间历史中。日食,是指月球运动到太阳和地球中间,如果三者刚好处于一条直线上,月球就会挡住太阳射向地球的光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。月食现象的出现与此类似。日食月食示意图大才子苏轼说过:人有悲欢离合,月有阴晴圆缺。以地球为参考系,由于太阳与月亮的相对运动,不仅出现了日食月食这样的奇异场景,还有月亮的周期变化。
影子是什么颜色的?黑色的比较常见。由于投影面背后没有光透过,所以不会有光反射到人眼中,人看不到阴影,所以阴影是黑色的。但你见过彩色的影子么?人眼中光感受器细胞包含:视锥,视杆细胞。视杆细胞用于弱光下的辨形,不能辨色。视锥细胞用于感知色彩,分为三类,分别对红、绿、蓝三种光敏感,这三种颜色正是三基色,三种颜色可以混合成其他颜色。人感受到物体的颜色是通过物体发出的或者反射的光进入到人眼被感知得到。
回到彩色影子的话题中来,利用不同的光源照射同一个物体,由于投影面在不同区域内颜色混合,所产生的影子颜色也不同,从而产生彩色影子这一现象。
阴影产生的的原因是:光沿直线传播以及物体的对光的透过率很低。同时,由于三角形的相似条件:平行于三角形一边的直线和其他两边(或两边的延长线)相交,所构成的三角形与原三角形相似。小孔成像,照相机,投影仪、望远镜、皮影、电影等等日常生活、娱乐、研究方面都利用了这个原理。当然,在医学检查中的X射线或者CT扫描也是根据人体不同部位对光的透过率不同通过影子判断内部器官是否有病变。
影子在日常中刷的存在感不所谓不强,但是与此同时,晚上写作业的时候,有灯光的情况下有影子字看不清?医生做手术的时候阴影挡住了要下刀的部位?针对影子本身的研究也就开始了。物体的影子由于光透过的数量不同可以分为本影和半影。当有多个光源照射到同一个物体上时,完全没被光线照射到的地方叫做本影,只有部分光源照射到的地方,即半明半暗的地方叫做半影。
半影本影在现实中的应用很多哦,专门用于手术中的无影灯将发光强度很大的灯在灯盘上排列成圆形,合成一个大面积的光源。这样,就能从不同角度把光线照射到手术台上,既保证手术视野有足够的亮度,同时又不会产生明显的本影。除此之外,大家还可以想一想其他的应用,比如说,如何利用本影半影制造多个影分身。
影子可用可玩可测可盘,花式用途get到了嘛~来试一试吧~手影舞