秃噜豆

初夏时节,或三五小伙伴结群,或跟随着父母,走进大自然,展开一场关于昆虫的大搜索,想必是你们的夏日心头好。昆虫们有些飞舞于空中,有些攀爬于树枝,有些藏匿于泥土,若想抓住并观察这些小精灵的细微身体结构,除了带上捕虫网外,你还需要随身准备一件独特的“武器”——放大镜。

眼睛是你们观察外界的主要器官,它相当于一台像素高达5.7 亿的“超级相机”,能够分辨的最小长度约0.1毫米。0.1 毫米是什幺概念呢?相当于一根头发丝的厚度,或者一张平时用于打印的A4 纸张的厚度。

日常生活中的视觉行为,人眼足以应对,但想“明察秋毫”,我们还需要借助其他工具,比如放大镜。

一点自来水,自制简易放大镜

准备材料

纸杯、剪刀、水、橡皮筋、保鲜膜(选择透光性较好的)。你还需要一张纸条,可以在上面写上小字或者画上喜欢的图案。

制作步骤

1.用剪刀在杯身上竖着剪出一个长方形窗口,确保纸条可以从这个窗口放进去,并且上下移动。

2.把保鲜膜拉平整,覆盖在纸杯口上,但不要绷得太紧,用橡皮筋固定住。

3.往保鲜膜上倒水,慢慢由少到多,渐渐加满,覆盖整个保鲜膜。

观察体验

先观察一下纸条上的字或图案的大小,再把纸条从剪好的长方形窗口伸进去,有字的一面朝向杯口,透过杯口的水看向纸条,再次观察。

你发现了吗?透过水,字或图案真的变大了。

当在长方形窗口内上下移动纸条,你还会发现上面的字或图案能变大或缩小,甚至变得不清晰。

其实还有一种更简单的方法,你们可以在不吸水的塑料板上画一个小圆点,然后在上面滴一滴水,也可以直观地看到圆点变大了。

在自制放大镜的过程中,我们看到,保鲜膜在水的重力下,形成了一个透明的半球形。这就是透镜,更具体些叫凸透镜。

透镜可以改变光线的前进方向,凸透镜中间厚,两边薄,光线穿过后会向外散开,再聚焦到人眼中时,看到的物体就被放大了。也就是说,当物体在凸透镜焦点以内时,可以成正立的放大的虚像,这就是放大镜的工作原理。

生活中的凸透镜

我们平时熟悉的照相机镜头、老花镜片、幻灯机镜头等都是凸透镜。由于光的折射,当物体在凸透镜两倍焦距以外,可以成倒立的缩小的实像,这就是照相机的工作原理。

另外,利用物体在凸透镜前焦距与两倍焦距之间时成倒立、放大的实像的原理,制成了幻灯机、投影仪、电影放映机等。

放大镜的前世今生

我国已知最早的放大镜,是出土于东汉广陵王刘荆墓中的金圈嵌水晶放大镜,也是我国目前发掘到的最古老的眼镜,距今已有1800 余年的历史。实际上,更早的时候,人类就发现,某些透明宝石可以放大观测物体的影像。

在国外,放大镜起源于公元11世纪,人们用水晶研磨制成了凸透镜。公元13 世纪时,英国神学家、哲学家格罗斯泰斯特提出影像放大装置的应用,他的学生培根设计并进一步制造出增进视觉观察的眼镜。

乾隆时期,一名西方传教士声称从西洋带了一件放大镜进献,但当乾隆亲自用放大镜观测过后,却说了一句“我思水清喻,置而弗用之!”他认为,自己身为大清皇帝,如果判断事物都还需要借助物品,不就意味着自己无能?放大镜也被弃用。

如果想观测到更微小的物体,就需要使用“显微镜”。它的基本构造由两组凸透镜构成,经过近百年努力,电子显微镜的分辨率可以高达1 埃(0.1 纳米)量级,能够直接观察到单个原子,成为研究物质微观结构不可缺少的利器。

如果想观测得更远,我们需要使用“望远镜”。有一种望远镜由两组凸透镜构成,一个称作“物镜”,一个称作“目镜”,物镜相当于前文中提到的照相机,使被观测物形成一个倒立、缩小的像,目镜相当于放大镜,把物镜形成的像再一次放大。

注意哦,把放大镜放在阳光下,在其下方聚焦点燃物体的行为很危险,容易造成火灾。在乌兹别克斯坦首都塔什干以东的一个山头上,有一座建筑,高大、科幻。其实,它是一个巨大的太阳能烤炉,或者说是世界上最大的“放大镜”,可以在几秒内让聚焦点达到3000 度的极高温。