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2013年5月29日 星期三

變化多端的曲面鏡



鏡子是生活中重要物品,透過光的反射,我們可以看到自己的影像,但當表面原本是平的鏡子變成彎曲後,鏡子上出現的影像也會產生變化,有時候影像會變小,移動位置後又變大,也可能本來是正立的影像,換一種鏡子後出現顛倒的影像,變化真的多端,非常有趣。
表面彎曲的鏡子稱曲面鏡,分為兩類,表面凸起的稱為凸面鏡,另一種則是凹面鏡。為什麼鏡子彎曲後會有多種變化呢?變凸的鏡子會將反射的光線往外發散,使得光線無法聚集,眼睛所看到的是縮小且正立的影像;凹面鏡則可以將反射的光線向內聚集,有聚光的效果,所形成的影像具有多樣的變化當物體很遠時,會形成縮小且倒立的影像,當物體往鏡子靠近,影像會漸漸變大,但仍是倒立的,當物體移到鏡子的焦點內,會出現正立且放大的影像。
曲面鏡在生活中的應用很廣,例如,凸面鏡上出現的是縮小的影像,因此可以看到更寬更遠的範圍,適合用來作為汽車的後照鏡,有些轉彎道路旁的也會設置凸面鏡,讓駕駛更能掌握路況,避免發生車禍。凹面鏡具有聚集光線的特性,可以將遠處的光線聚集於焦點,相反的,如果將光源放置在焦點,光線則會被反射到遠處。利用聚光的特性,太陽能集熱器上的凹面鏡會將陽光集中,不用使用燃料就可將食物加熱煮熟。也可以反過來將光源放在焦點上,將光線反照到遠處,車燈手電筒及照相館使用的反光傘就是運用凹面鏡的原理。
想要進一步瞭解凹凸面鏡的功能嗎?下面的網站有動畫可以讓你操作,你可以自己玩玩看,可以更深入瞭解兩種曲面鏡的成像特性喔。
臺灣師範大學物理教學示範實驗教室
http://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/Lens/index.html

讓天空更多采多姿的彩虹



雨過天晴後天邊可以見到彩虹,在陽光底下噴水也可以看到人造彩虹,這些現象是如何形成的呢?原來,陽光是由不同顏色的光所組成,大自然很奇妙,各種色光混合在一起就會變成白色的光,可是,光線通過小水滴會被轉彎,不同的色光轉彎的角度不一樣,白光被分散開來形成了彩虹,這種現象在科學上稱為『色散』
色散現象不只在大自然出現,在幾百年前就已經發現,陽光通過三稜鏡後也會產生不同顏色的光。當時有些人認為色光是由三稜鏡產生,但牛頓認為七彩的光是來自陽光,並非三稜鏡所造成,為了證實他的觀點,牛頓將通過三稜鏡的大部分色光遮住,只保留紅光,並且將紅光再一次通過三稜鏡,但紅光通過後還是紅光,沒有七彩的光,透過這個實驗,牛頓證明了他的論點,這個發現是當時科學上的一大突破。此外,色散會使得色光折射後無法聚集在同一點,造成望遠鏡出現影像的模糊,為了改進折射式望遠鏡的缺點,牛頓發明了反射式望遠鏡,他不只在力學的研究上有偉大的成就,在光學的貢獻也很大。
不同顏色的光在水中的折射程度不同是形成彩虹的主要原因,你也可自己動手做做看,將雷射筆的光束射入有顏色的水中,就可以觀察光線的折射,如果將綠色及紅色兩種光束以同樣的角度射入水中,將發現兩個色光偏折的角度不同喔!但哪一個偏折角度大呢?請你自己動手找出答案喔!
下面這一本書對於光的性質有深入淺出的介紹,值得你參考
神奇酷科學10:變幻莫測的光,Nick Arnold著,陳偉民翻譯,小天下出版。

如果你想要進一步瞭解彩虹的成因,推薦你參考下面的網站:
臺灣師範大學物理教學示範實驗教室
如果你想進一步瞭解光的折射及色散現象,可以瀏覽下面的網站:
中央大學物理演示實驗

2013年5月4日 星期六

食蟲植物的法寶


食蟲植物可以透過特殊構造捕捉動物,由於他們種類多達600種,雖然很多是生長在陸地,但也有一部份的水生植物也是屬於食蟲植物。這些植物捕捉獵物的方法並不完全相同,捕捉獵物的構造大部分是葉子變形而來,捉獵物的方法可分為主動式和被動式兩類,下面分別介紹這兩類的方法:
主動式:主動式的食蟲植物透過快速運動將獵物捕捉,比較消耗能量,下面介紹的三種方式是屬於主動式。
1.捕獸夾式:這類植物有一個類似捕獸夾的構造,當動物碰觸後觸發毛後,夾子會迅速的闔上將獵物捉住,如果動物想掙扎,夾子會合得更緊,捕蠅草就是屬於這類植物。
2.捕鼠籠式:貍藻這一類的水生植物具有特殊的囊狀構造,上面有一個往內開的蓋子,囊裡的水會排掉,當獵物靠近並碰觸到外面的觸發毛後,蓋子會突然打開,將水和獵物一起吸入,過程中蓋子會關起來,將獵物困住
3.黏蠅紙式:毛氈苔的葉子長著細腺毛,末端具有粘性的消化液,當昆蟲靠近時被被沾粘,由於葉子和毛都具有運動能力,動物越掙扎,反而會被黏得越緊,最後被消化液分解。
二、被動式:被動式的植物動作比較緩慢,有兩種是屬於這類方法。
1.陷阱式:具有像瓶子一般的構造,具有蓋子,蓋子和瓶口會分泌蜜汁吸引昆蟲,由於瓶口非常光滑,獵物很容易滑落跌至瓶子內的消化液中,這一類的植物有豬籠草瓶子草等。
2.捕蝦籠式:螺旋狸藻類植物具有像螺旋棒狀的捕蟲器,它就像一個迷宮,而且裡面長著倒插剛毛,使得爬進去的小動物只能向前無法後退。
你是否覺得食蟲植物很好厲害,跟我們認識的一般植物不同,如果你想進一步看看食蟲植物如何捕食,下面的影片相當精采,推薦你收看:
http://www.youtube.com/channel/HCJkph3pRhhbI

可怕的食蟲植物


植物是很多動物的食物來源,動物吃植物似乎是大自然的規律,可是,大自然是很奇妙的,也有相反的例子,有些植物會反過來吃動物,102/5/7(週二)民視無線台播出的《科學補給讚-吃肉的植物》節目中,介紹好幾種會捕捉動物的植物。
在陽光的推動下,葉綠素進行光合作用,將植物根部吸收水份及礦物質,以及葉子吸收二氧化碳轉變成醣類,提供植物生長所需,在生態界中扮演『生產者』的角色。但是,在某些區域,如沼澤、雨林地區,土壤相當貧瘠,尤其是缺乏生長所需的氨基酸,植物為了維持生長,發展出特殊的構造捕捉動物,以獲取維持生長的重要成分,例如,氮素
可以捕捉獵物的植物稱為『食蟲植物』,也稱為『食肉植物』,世界上目前已知的種類有600多種。雖然它們和一般植物一樣靜止不動,但卻可以捉住自由活動的獵物,究竟是如何辦到的呢?這些植物經過長時間的演化,身體的構造產生了很大變化,變成了各式各樣的形狀,有的長得像瓶子,有些像捕獸夾,也有一部份發展出具有黏性的構造。
由於動物並不會自投羅網,食蟲植物不僅具有捕捉工具,也有吸引動物的法寶,它們像花一樣,可以透過鮮豔色彩分泌蜜汁,或是發出特殊氣味等方法,吸引動物前來,最近科學家研究發現,有些甚至會發出特殊的螢光來吸引昆蟲,這些光的誘惑甚至連老鼠或蝙蝠也難以抵擋,非常特別。當獵物被捕捉後,食蟲植物會分泌特殊消化液,將牠們分解後加以吸收。
你是否覺得食蟲植物很特別呢?想進一步認識它嗎?農委會植物園館網頁有豐富的知識和漂亮的植物圖片,推薦你進一步瀏覽。
下面這本書也有介紹,推薦你閱讀。
神奇酷科學3:植物的求生本領,Nick Arnold著,陳偉民翻譯,小天下出版。