无穷远到底有多远？一招带你「窥视无穷」

无穷远到底有多远？一招带你「窥视无穷」

正经玩原创

Shiny,Tom&Nour 中科院物理所

2020-01-04 13:52:33

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#正经玩

正经玩每周六会推送一个好玩的科学实验，希望能给您带来乐趣，知识与陪伴。向我们分享你的实验视频，还有机会领取小礼品哦！

曾经有个富豪弥留之际将三个孩子召集过来，说谁能在三天内找到最长的东西，谁将继承自己的遗产。大儿子仔细思考后，觉得这是个文字游戏，便拿了一根火腿，因为火腿长（肠）。二儿子比较老实，他翻山遍野找到了最长的竹子。三儿子物理学的很好，他用所学的知识造了个装置，最终赢得了比拼。这个故事告诉我们，实验器材所标杯、美工刀、剪刀、电池、灯带、导线、木板、半透半反膜、亚克力板、热熔胶枪。

实验过程首先将亚克力板两面的纸撕开，裁出合适大小的半透半反膜并贴在亚克力板的两面，需要两块这样的亚克力板。根据亚克力板四边的长度，裁出四块矩形木板，然后用热熔胶枪将四块木板垂直粘在亚克力板的四周，然后将灯带围绕地粘在四块木板的内侧。在导线所在的角落用剪刀开个小口，方便导线穿过。最后将另一块粘有有半透半反膜的亚克力板盖住反面封口，用电池给灯带供电后，就可以窥视无穷啦。

原理解说这次的实验装置有个好听的名字叫“窥视无穷”，它是由两块两面贴着半透半反膜的亚克力板相对摆放组成。半透半反膜能够让其表面的入射光一部分穿过，一部分反射。这样一来，LED灯发出的光会在两个亚克力板之间来回地反射以及透射，而透射光进入我们眼中，也就形成了我们所看到的虚像。而虚像的个数与两块板的夹角有关，当两块亚克力板平行时，像的个数最大。

理论上，两块完全反射的镜子面对面摆放可以成无数个像，这就是所谓的“无穷”。但是，由于半透半反膜会让一部分光透射出整个装置，所以，随着像的重数增加，像的亮度会越来越弱，直到最后没法被肉眼看到。

有一种改进的办法，就是将其中一块亚克力板换成一面镜子，效果会好很多。由于小编手头暂时没找到合适的镜子，所以就用模拟结果代替了。由于是简单的光学成像模拟，所以小编使用了Blender进行建模，然后用其自带的渲染引擎进行渲染模拟。可以看到，模拟的结果与实验的结果相比，像的亮度衰减要稍好一些。但是，还是没能成更多的像。

模拟结果看到实验装置中无穷无尽的LED灯，小编突然想起了自己一位朋友，他姓漩。现在想来，他的绝技与我们的实验装置或许有着某种联系。

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