STEM活動課堂「光怪陸離」——浮空投影 17/5/2018

STEM午間活動「光怪陸離」來到最後一天,今天的主題是製作浮空投影器。浮空投影,故名思義,便是讓影像「浮」在空中的技術,而我們今天製作的浮空投影器,可以讓影像「浮」在小小的梯形立體。究竟這是怎樣做到的呢?其實,這應用了我們在活動前兩天學習的立體製作法,反射定律與錯覺成像。

浮空投影器由四塊梯形膠片和一塊正方形膠片組成。使用這五塊膠片構成摺紙圖樣後,就能構築出一個開口的立體梯形。將浮空投影器放在熒幕上,影像發出的光線入射到調整好角度的膠片後,經過反射進入眼睛。大腦在處理這個影像時,以為這個影像的位置位於立體投影器,形成「立體的虛像浮在半空」的錯覺。我們也可以調整膠片的角度,以改變光線的入射角與反射角,從而設計出最適合觀賞立體影片的角度。

 

STEM活動課堂「光怪陸離」——立體與潛望鏡 16/5/2018

STEM午間活動「光怪陸離」來到第二天,今天的主題是製作潛望鏡。使用潛望鏡可以擴大使用者的視野,不但應用於軍事上,在日常生活中,雙層巴士司機也能使用潛望鏡觀察上層的情況。

潛望鏡牽涉的光學原理非常簡單:利用兩組鏡片進行反射,令光線進入眼睛。不過,這牽涉兩個問題。首先,我們如何計算光線反射的角度呢?我們使用鐳射光和水箱,鮮明地展示反射定律:入射線、反射線與法線(垂直於平面的虛線)均在同一平面上,入射角等於反射角。

其次,我們如何構築潛望鏡的立體框架呢?在設計和製作立體圖形時,我們往往需要在平面上描繪它們的形狀。如果要在平面上描繪立體圖形的形狀,我們可以繪畫立體的平面圖像、切面、摺紙圖樣或/及三維投影圖。同學們在老師的指導下,嘗試畫出潛望鏡的摺紙圖樣、仰視圖、正視圖及側視圖。

以物理的反射定律和數學的立體圖形分析解決兩個問題後,同學們便動手製作潛望鏡。

STEM活動課堂「光怪陸離」——錯覺與萬花筒 15/5/2018

睽違已久的STEM午間活動又回來了!今次的主題是與光學有關的「光怪陸離」。

第一日,我們首先介紹了光學製品的基本原理:成像與錯覺。我們為甚麼能看見東西呢?人類在觀察物體時,物體反射的光線進入眼睛,經由大腦處理,才能認知影像。若大腦錯誤分析影像,就會形成視覺錯覺。楊老師為同學們展示了不同種類的錯覺畫:似是而非的顏色分別、變幻無常的奇怪圖形,還有真偽莫辨的蒙娜麗莎!

在學習成像與錯覺的原理後,同學們便開始動手製作第一樣光學作品:萬花筒。萬花筒由大衛•布儒斯特爵士(Sir David Brewstar)在1817年發明,英文名Kaleidoscope代表著萬花筒的三個特性:Kalos(美麗)、Eidos(影像)和Skopeo(觀察)*。

萬花筒原本是達官貴人的專利,但它牽涉的光學原理簡單易明,很快就「飛入尋常百姓家」。有多簡單?原來,萬花筒裡面是三面鏡子,形成一個等邊三角形,折射出無窮無盡對稱的圖案,宛如群星閃耀,恰似百花盛放。

 

* 資料來源:Wikipedia

在WordPress.com寫網誌.

向上 ↑