2014年4月30日

是光還是影!?

作者/林宣安(任教臺中市長億高中)

影子都是「黑色」的,這樣的稱呼合適嗎?你是否見過彩色的影子?「彩色」還可以稱為「影子」嗎?它背後的原理可不簡單呢。

日月蝕的現象除了是許多天文迷的盛事,也是許多新聞的焦點。當然,站在自然科教學的立場絕對是不會缺席的,還記得2009年7月22日發生了本世紀時間最長的全日蝕奇觀,雖然在臺灣只能看到偏蝕的現象(圖一),但歷時41分45秒,最大遮蔽面積約82.6%,還是讓人感到無比興奮!當時筆者還讓八年級學生事先查了日蝕的原因,希望可以讓孩子們在光學的單元中有更深切的體認,沒想到開學後上完光學單元,又有後續延燒。有個學生問了筆者一個有趣的問題,「老師~~,影子一定是黑色的嗎?」
圖一:2009年7月22日台灣的日偏蝕。

有趣!我對他會問這個問題的原因比較感興趣,於是反問他:「你先說說為什麼會有影子?」學生回答:「因為光是直線前進的,所以沒有被光照到的地方就有黑色的影子。」雖然答案有點粗糙,但也算說出了重點。我接著他的話,「或許我們應該說是光線較弱的地方,所以相對比較起來比較暗的區塊,就是我們所謂的影子。」〔註一〕「可是老師你看~,有彩色影子!」學生打開了網路,讓我看了日本網站上一項「彩色影子實驗」的網頁〔註二〕,這可讓我好奇了,為什麼會影子是彩色的呢?

彩色影子?
如上所述,由於光線(白光)為直線前進,所以在障礙物後方就會有一個沒有光線照射的區塊(黑色),也就是一般所謂的「影子」。因此,即使是利用有顏色的光線所產生的影子,依舊還是一般所認知的黑色,那如果這個黑色區塊的影子再受到其它顏色光線的照射呢?還是黑色的影子嗎?還是變成有顏色的影子?有顏色還叫做影子嗎?我們利用三色LED杯燈(紅、藍、綠),以及開關、桌上型相機小腳架等簡易器材來實驗看看。......【更詳細的內容,請參閱第533期科學月刊】

註一
在地球上因為有許多物體,因此多少都會有漫射的現象,所以在白天的戶外很難有地方是完全沒有光線的(黑色),所以影子應該是指「物體背對光源處,光線相對較弱的地方」。但在宇宙幾乎是真空的環境中,若是地球(或月球)背面的區塊,就幾乎沒有任何光線照射到,就真的可以稱為「黑色的影子」了。

註二
請參考網址 http://www2.hamajima.co.jp/ikiikiwakuwaku/record/r_2009_12_12/newpage.html

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