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在樓梯間遇見太陽~窗花與針孔成像

老建築的樓梯,對外牆面是用特別的磚砌成透空,以前的許多學校都這麼設計。『既然光都是相同角度射入,又是為什麼會造成光點形狀的差異?』

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2019-10-25 09:45:52 最後編修
2017-09-25 22:03:03 By zfang
 

待了一間學校五年,以為對一切都很熟悉,其實,校內還有不少從沒注意過的事……這天,來到一條平日鮮少經過的樓梯。


老建築的樓梯,對外牆面是用特別的磚砌成透空,以前的許多學校都這麼設計。


此時約下午三點,陽光由西方天空透入樓梯間,地面上出現許多整齊排列的亮點。

走下樓仔細瞧這『光』景,然後......我愣住了。
『地面上怎麼會產生二種不同形式的光點?』是因為磚塊的花色有二種?不,不是指這個。地上光點的形式除了規則形狀如磚孔隙的光影穿透,居然還有無數個圓點構成的…….『小太陽』!

國三剛好複習到光,光的直線前進有二個重要概念:陰影與針孔成像。課堂上對A組學生先採用板書提問,之後其他班會改成先讓學生看相片,再請他們試著利用所學去解釋原因。

大約描述一下樓梯間的磚牆,將花色畫在黑板上:『你們知道它在哪兒?』
學生知道:『那是桌球教室那棟的樓梯間。』那棟樓叫做"至真樓",五權早期舊校舍是以真善美命名,至真、至善、至美。


某天zfang從樓梯走下,發現在甲乙二區,太陽透過的光點形狀居然是不同形式?


『這是磚的形狀,右邊是我看到二種形式的亮區。一種與磚花色相同,一種則是五個亮圈圈。』

『請問~在哪個區域可以見到亮點A?哪裡產生亮區B的情況?』
學生覺得疑惑:『一樣的孔洞,怎麼可能會有二種光點?』這是事實,因為有相片為證。
『我猜亮區A在甲處  』宗圓回答。
『可以解釋為什麼嗎?』學生沉默了,發現要讓學生安靜最好的方法,是問問題.....
在黑板上畫了一個太陽做為提示,學生回答了:『我知道了,因為太陽照進來的角度不一樣。』
『確定嗎?再問另一個問題~你覺得太陽離哪個洞比較近?』

太陽離我們非常遠~不受地表微小差異的影響,再提醒他著名的竿影題:『二個等長的竹竿,置於在路燈下與陽光下,二個竿影間長短有什麼不同?』讓他自己想,等他自己回答。

最後才回到剛剛的問題:『陽光照射哪一個孔洞的角度比較大?』
『啊~我知道了,太陽是平行光,所以射進來的角度一樣!』宗圓”猜"的答案雖然不是正確答案,但比起完全沉默型的學生,他算是有反應肯思考的,喜歡這種互動。

『既然光都是相同角度射入,又是為什麼會造成光點形狀的差異?』

以下是我拍的相片:


近處產生的是依照磚牆花色形狀不一的亮區,這是陽光穿透。


遠處樓梯上呈現的小圓點,卻是大小一致,清楚整齊的五個點,這是針孔成像的小太陽。

一樣的洞,一樣的物體(太陽),唯一不一樣的是投影面(屏幕)的距離。簡單地說,就是因為投影面的距離拉長而呈現針孔成像。孔洞如果距離投影面夠遠,則洞的比例相對變小,就可以形成針孔,而投影出太陽的影像了。

東張西望隨處亂走,居然又讓科學撞上了!樓梯間就能遇見"針孔成像"活教材,以前怎麼從沒注意過?曾經聽過一句話,這個世界不是缺少美,而是缺少發現美的眼睛。相信~只要持續關注,敏銳的觀察力會讓生活充滿美與科學!

 

分類:科學五四三 2010/07/25 06:17

END

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