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看得到摸不到的小豬?凹面鏡的光學魔術!

為什麼摸不到黑盒子頂端的小豬?周祥順老師為我們詳細講解凹面鏡的光學原理。
 
 
老師有一個魔法盒,魔法盒的頂端有一隻很可愛的小豬。伸手摸摸看。

咦!怎麼摸不到,難道是一隻幽靈豬?其實這不是什麼魔術,這只是一個光學小把戲。魔法盒是由兩個相同的凹面鏡組成的。我們先談談凹面鏡成像的性質。

通過凹面鏡頂點與凹面鏡垂直的軸稱為主軸。與主軸平行的光經凹面鏡反射後會通過同一點,這個點稱為凹面鏡的焦點。由焦點發出的光經凹面鏡反射後與主軸平行。凹面鏡頂點與焦點間距離稱為焦距。

魔法盒兩個凹面鏡頂點間距離正好等於其焦距。小豬位於下方凹面鏡的頂點(也就是上方凹面鏡的焦點)。從小豬反射的光經上方凹面鏡反射後會與主軸平行。反射回的平行光經下方凹面鏡再次反射後會在上方凹面鏡的頂點(也就是下方凹面鏡的焦點)聚焦,產生一個小豬的實像。這只是一個實像,不是實際的物體,因此看得到卻摸不著。

有興趣的讀者可參考下文:

Sieradzan, A. (Nov. 1990) Teaching geometrical optics with the optic mirage. The Physics Teacher, 28(8), 534-536.
 
來源:
  • 海洋大學光電科學研究所周祥順教授(E-mail:hschou@mail.ntou.edu.tw)
  • 原標題:幽靈豬
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