在果戈理的小说《两个伊凡吵架故事》中,有这样一段描写:
果戈理(1809—1853),俄国批判主义作家,代表作有《死魂灵》《钦差大臣》《两个伊凡吵架故事》。
伊凡·伊万诺维奇走进房间,里面一片漆黑,因为窗户都被护窗板挡住了。从护窗板上的小洞射进来的光线看起来炫目多彩。光线照到对面的墙上,映照出一幅五彩斑斓的图画,上面不仅有铺着芦苇的屋顶、树木,甚至还有晾在院子里的衣服,不过,这一切都倒立在墙上。
如果你有一间窗户朝阳的房间,我们就可以把它变成一个物理实验“仪器”,而且这个“仪器”还有一个古老的名字——“黑房间”。另外,做实验之前,我们需要找一块大的胶合板或者硬纸板,并用黑纸糊上,在胶合板或者硬纸板上挖一个小孔,然后,把它挡在窗户上,不让光线进来。
实验需要在晴天进行。把窗户和房门都关上,然后再用前面提到的胶合板或者硬纸板挡住窗户,一定要挡严了。在距离小孔不远的地方竖直放一张白纸,白纸最好大一些。这时,白纸就是你的“屏幕”了。我们可以看到,白纸上显现出了一幅图像,其实,这就窗外的景象缩小的样子。“屏幕”上不仅有房子、树木、动物,甚至还有行人,像电影一样,不过如图所示,这一景象是颠倒的:房子的屋顶、人的脑袋都在下面……
图 颠倒的景象
这个实验说明:光是沿直线传播的。从物体上部分射出的光和物体下部分射出的光到达小孔处交叉,然后继续沿直线前进,上面的光向下前进,下面的光向上前进。我们可以想象,如果光线不是直线传播,那我们看到的景象就会扭曲,甚至什么也看不到了。
需要说明的是,不管小孔的形状如何,并不影响成像的结果,哪怕小孔是方形,或者三角形、六角形,甚至其他形状,我们所看到的景象都是一样的。晴天的时候,浓密的大树下的地面上会形成一个个椭圆形的光点,它们其实就是阳光穿过树叶间的空隙所形成的太阳的像。我们还发现,它们几乎都是圆形的,这是因为,太阳是圆的,这些圆形之所以被拉长,是因为太阳光是斜射下来的。如果把一张纸放在与太阳光线垂直的地方,我们就会看到,光点是一个正圆形。日食时,月亮把太阳挡住,只看到一个月牙形,这时树下太阳的像也会变成月牙形。
日常生活中使用的照相机也是一个“黑房间”,不过在照相机的里面,人们设置了一个机关,可以使成像的结果更清晰。在相机的后面有一块毛玻璃,它的作用就是成像,只是图像也是倒立的。在以前,人们照相的时候,摄影师会用黑布把照相机和自己蒙住,来查看照到的图像,就是为了防止受到光线的影响。
我们可以自己做一个这样的照相机。找一个长方形的箱子,在其中的一面打一个小孔,之后,把小孔对面的板拆掉,换成一张油纸,这张纸的作用跟前面提到的毛玻璃一样。然后,我们把箱子放到前面提到的“黑房间”里,让箱子的小孔和硬纸板上面的小孔重合。这时,我们就可以在油纸上看到窗外的场景,当然了,所成的像仍然是颠倒的。
其实,有了这个“相机”,我们不用前面提到的“黑房间”,一样可以看到所成的像。不过,在光线强烈的户外,我们需要找一块黑布,把我们自己的脑袋和“相机”蒙住,否则,由于光线太强,我们是无法看到油纸上所成的像的。