让我们亲手点燃“圣火”!

北京奥运火炬已经在希腊古奥林匹亚遗址点燃,“圣火”在世界和国内各地传递,最终将在北京奥运期间熊熊燃烧。

  太阳“圣火”是怎样点燃的?你想不想亲自动手点燃它呢?这其实很简单,先准备几件简单的实验用品:一只手电筒。最好是大号的那种,一根火柴,做实验时要在晴朗的阳光下面进行。

  先把手电筒头部轻轻拧开,然后将反光镜取出来——这是一个小小的凹面镜。将小凹面镜的镜面对准太阳,让火柴头在凹面镜前面的位置,慢慢反复移动,使火柴头恰好处在最亮的那点,即凹面镜的焦点上。耐心等一会儿,你会发现:“哧”的一声,火柴点着了!

  我们知道,光线遇到平面镜,会直来直去的反射。可是如果遇到凹面镜时,就复杂一些。凹面镜会将太阳光(我们将太阳光看成平行光)会聚到一点,这一点就叫做“焦点”,就是我们实验时看到的最亮的那点。“焦点”聚集了太阳光的热量,因此这里的温度较高,当达到火柴的燃点时,火柴就点着了。“圣火”的点燃,原理也是如此。

  

  神奇的古代“阳燧”

  

  提到奥运“圣火”的点燃,应该说说我国古代伟大的发明——“阳燧”。

  阳隧是我国古代利用太阳能聚光的取火工具。那时阳燧用青铜铸成,形状均为圆形,与青铜镜相似,但镜面不像铜镜呈平面,而是凹面。据专家考证,阳燧作为古代聚光取火工具,其发明年代可追溯到西周,距今有3000多年。晋人崔豹《古今注·杂注》曰:“阳燧以铜为之,形如镜,照物则影倒现,向日则生火,以艾炷之则得火。”清楚形象地说明了阳燧的形状和使用方法。

  1956年,我国考古队在三门峡虢国太子墓中发现了一件西周阳燧,直径7,5厘米,制作十分精美。挖掘出的阳燧,就是一面小凹面镜,原来在铜镜发明不久,人们就发现,凹的镜子可以会聚太阳光,从而在“焦点”点燃火种。这在当时确实是个极其了不起的发现。

  火,给人类带来了温暖和光明,对于一个家庭、一个民族、一个国家来说都是神圣之物。在古代人们迫切需要火的时候,认为阳燧的发明是天神所赐,所以《周礼》将阳燧称之为天燧、神镜也合乎情理。从人类对火的崇拜,我们能够看出阳燧在文明历史上所起的重要作用。

  阳燧作为古代一种独特的取火工具,给人类生存发展带来了福音,一直被历代人民所崇拜。事隔3000年,在社会物质文明丰富发展的今天,人们仍然怀念这种古老的取火方法。而奥运“圣火”的点燃传递,便是人们把和平、梦想与火紧密联系起来的最典型的活动。

  

  世界上最早的太阳能利用

  

  “阳燧”是我国古代人们的伟大发明,可以说是世界上最早的太阳能利用,是人类使用能源的一次革命。

  太阳灶是利用太阳能的一种装置,可以用它来烧水、煮饭、炒菜等。太阳灶的构造种类很多,最常见的为伞式太阳灶。它是根据凹面镜聚光的原理,把锅放在焦点附近。有一种伞式太阳灶,它由伞式反射镜面,支架和锅架三部分构成,可以拆卸。在冬季的晴天40分钟可烧开2千克的水,5月份中午20分钟可烧开3千克的水,15分钟能煮熟1千克米饭,还可用来炒菜呢。

  现代太阳灶一般用抛物面反射镜来代替球面反射镜,并且安装上自动跟踪系统,能使太阳灶跟着太阳转动,这样能充分利用太阳能。法国有一座功率为1000千瓦的太阳能高温炉,它是当今世界上最大的“太阳炉”,有lO层楼高,在它的“焦点”上,可以产生超过3000"C的高温,能够熔化最难熔的金属。我国研制的太阳能焊接机,能够在8秒钟左右烧穿厚度为O,5毫米的钢板,还可以烧熔钢铁,焊接刀具只需90~200秒,并且焊接质量良好。

  回想起来,人类利用太阳灶已有200多年的历史,特别是近三、四十年来,世界能源危机和环境污染严重,各国都先后研制生产了各种不同类型的太阳灶,尤其是发展中的国家,太阳灶受到了广泛的重视,

  

  哈哈镜的奥秘

  

  “阳燧”对于后来的现代光学亦有重大贡献,现代许多光学仪器,都是它的“子孙后代”。而现代凹面镜在科学生产方面有很多用途,你还可以认真观察一下,看看凹面镜还有哪些用途?

  先看看手电筒为什么使用凹面镜,小灯泡被置于焦点,小灯泡发出的点光源经过凹面镜的反射,变成了平行光,可以加强手电筒的光照。同样,凹面镜在大型探照灯、汽车的前灯、医用头灯和舞台聚光灯中都要使用,它可以使点光源变成一束平行光射向预定的方向,由于光线集中所以光束非常明亮。

  在一些游乐场设置的“哈哈镜”,十分受欢迎。站在镜前的人们,看到自己可笑的模样,一定会哈哈笑个不停,所以有了“哈哈镜”这个名字。哈哈镜为什么能把人照成那副模样?不妨你先做一个小实验;拿一只电镀的小勺,从凸面照去,你的鼻子可能被照得很大,反过来从凹面照去,也可能照得很小而且是颠倒的……

  哈哈镜实际上就是凹面镜和凸面镜的组合,凹面镜会把镜像缩小,让人变短、变胖;凸面镜会把镜像放大,能使人变长、变大,如果一面镜子(哈哈镜)的表面凹凸不平,就会将你的形象变成“奇形怪状”,从而达到失真的效果。不同的“哈哈镜”凹凸不平的部位是不相同的,因此每面“哈哈镜”的效果各不相同,照出来的影像更是“千姿百态”。

  

  凹面镜制成反射式望远镜

  

  可能你还不知道,凹面镜可以制成反射式望远镜,在现代天文观测中应用十分广泛呢!望远镜是收集远处目标发出的可见光并得到放大图像的装置,它是人类观测远距离物体的重要工具。

  17世纪初,荷兰眼镜店主科比斯赫在检查磨制好的镜片的质量时,把一块凸透镜和一块凹透镜排成一条线,无意中发现了望远镜的放大原理。1608年,他制造了世界上第一架折射式光学望远镜。意大利科学家伽利略闻讯后也研制了一台望远镜,并用它首次发现了木星的4个卫星等天文现象,证实了波兰天文学家哥白尼提出的“日心说”。第一架反射式望远镜诞生于1668年,牛顿采用球面反射镜(凹面镜)作为主镜。他用2.5厘米直径的金属,磨制成一块凹面反射镜,并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45度角的反射镜,使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90度角反射出镜筒后到达目镜。这种以凹面镜为主的系统,称为牛顿式反射望远镜。

  反射望远镜和折射式望远镜一样,应用也十分广泛。由于这种反射望远镜系统对玻璃材料在光学性能上没有特殊要求,光线不需透过材料本身,而重量较轻、无色差、成本较低又是反射镜的突出优点,因此现代大口径的望远镜都采用反射式。

  你看,凹面镜的用途大不大?古老的“阳燧”——凹面镜,在人类的现代生活中,仍然发挥着巨大的作用,为我们默默作出新贡献!

  

  责任编辑 庞 云

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