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我们能看多远

少儿资讯 来源:央视网 2018-02-18 17:13 A-A+ 二维码
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标签:因人成事 吉祥诚信商业街

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  央视网消息:海豹的视力卓越,不管在水面上还是在水中,都能看得很清楚;章鱼拥有分辨颜色的能力;海星全身都是眼,可以观察来自各方的信息。动物们进化出了千差万别的眼睛,创造了大自然的奇迹。但是,只有人类和类人猿才能够以立体视觉来观察世界。

  人们渴望了解真实的世界,于是通过镜子来观察自己。如果你曾经在镜子迷宫中走过,你就会知道,一切事物,不管有多么扭曲或怪诞,都是真实的。镜子迷宫中没有错觉,有的只是惊人的科学。 人类渴望看到地球之外的世界,从过去透过望远镜看天空,到将望远镜、照相机和计算机连在一起观测星象,再到将望远镜送上太空,这样天文学家可以更深入地探索宇 宙空间,描绘宇宙全景。

  人类渴望记录自己眼睛看到的一切,于是发明了照相机和冲洗胶卷,使用闪光灯,生成彩色影像。尽管后起新秀—数码相机改变了我们摄影的方式,但镜头前的双眼依 然对世界充满好奇。如今,人类对于眼睛的探索还没有结束,我们还在不断地问自己:我们眼中的世 界到底是不是真实的世界?我们究竟能看到多远?我们又能记录下多少生活中美丽的瞬间。有了这些好奇的想法,你再也不会觉得,眼睛能看见东西是最理所当然的事情了。

 

  我们能看多远?

  数千年来,人们在夜晚仰望遥远的天际,对闪烁的星光浮想联翩 :它们是微小的火焰吗?还是天空破了小 窟窿?要是我们能够看得再 清晰一些就好了!

  在第一架望远镜呈现星星的影像之前,人们早已经开始探寻如何能更清晰地观察星象。自古以来,人们就已使用简易的放大镜了。这些放大镜的镜片是由矿石或玻璃制成的。在中 世纪时,僧侣们使用玻璃和水晶质地的半框镜片来帮助他们阅读古籍和卷轴。到16世纪时,工匠们把镜片装在金属框架上制成了眼镜。1608年,一位叫作汉斯·利伯希(Hans Lippershey)的荷兰眼镜匠开始宣传一个新型的设备。他说那个新玩意儿能“拨开乌云见天空”,将很远的景观呈现在眼前。这个设备由一根长管子和安放在其两端的镜片构成。人们用它就能一次透过两层镜片看清远处景物,这就是简易的望远镜。那个年代的许多眼镜匠都有类似的点子,所以很难说到底是谁先想出来的。

  “伽利略之眼”

  利伯希“望远管”的消息很快就传遍了欧洲。在意大利,一位叫作伽利略·伽利雷(Galileo Galilei)的天文学家听闻了这个消息,并很快自己动手制造了望远管。他在管子前端安放了一个镜片,这个镜片能够收集光线,然后把收集的光线聚集在后方。同时,后端安放的镜片能够增强光线并放大图像。伽利略管自己的这个设备叫作“望远镜”(telescope)。这个英文 词汇源于希腊词“tele”(“远”的意 思)和“skopein”(“看”的意思)。后人将这种由凹透镜作目镜的望远镜称为伽利略望远镜。伽利略一边用望远镜观察天空,一边用笔在纸上画出眼中的奇妙景观。当他观察月亮的时候,他看见了月亮表面的平原、山丘和山脉,而不是大家所认为的一马平川。他还观察到金星也有相变—如同月亮一样有着阴晴圆缺。最让人惊奇的是,他看到有四颗卫星绕着木星旋转。当伽利略公布了自己的发现后,所有人都渴望拥有一架望远镜。用伽利略望远镜看物体比用裸眼看物体要清晰大约 30 倍。伽利略望远镜的出现,为观察像月球那样的邻近星体提供了便利。但天文学家对其他星体也有浓厚的兴趣,于是他们着手制造更先进的望远镜。

 

  越长越好?

  伽利略望远镜也有一些缺陷,比如它只能看到天空的一部分,就好像是通过吸管看东西似的。另外,玻璃镜片也会像棱镜一样将光线折射,给星体罩上了彩色的光晕。 1611 年,德国天文学家约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)建议在目镜端使用一枚凸透镜代替凹透镜,并且将镜筒加长。这样一来成像就会更加锐利,而且人们能够看到更广阔的天空。开普勒本人从来没有造过一架望远镜。但是没过多久,其他人便实现了他的设想。事实证明,开普勒的设想是正确的—新的设计给望远镜的性能带来很大的提升。

  随后,人们竞相制造越来越长的望远镜。到17世纪70 年代,天文学家制造的望远镜有 46 米长(约等于 12 块黑板 的长度)。镜身内设有很多镜片来增强成像效果,但镜身直 径却没有增粗,那是因为当时人们无法做出很大的优质玻璃镜片。 一些天文学家展开合作,共同制造无管望远镜。他们将前端镜头挂在高杆上,用绳子拴成一排,对准地面上的目镜。 这的确有一定的效果,但其实一定还有更好的办法。

 

  新望远镜,新发现

  最终,望远镜制造者结合了伽利略望远镜和牛顿望远镜 这两种望远镜设计的优点,使 用凹面镜来收集光线,并用凸透镜来锐化和放大图像。望远镜的体积也变得越来越大。在 18~19 世纪时,天文学家十分渴望能有新发现,他们常常把毕生的财富都用在制造望远镜上。除不断尝试制造更好的镜片和镜子外,天文学家也试着改变镜片在镜筒中的排列顺序。一切就绪后,他们就会打造一个精巧的支架来托起庞大的望远镜。

  在夜里,天文学家望着天空,追踪彗星的轨迹,数着星星的数量,窥探着其他星球的真面目。 每一项新发现似乎都会带来许多新问题。使用新型望远 镜来进行观察,天文学家发现许多星球有朦胧的外表和奇怪的外形。他们管这些星球叫作 “星云”(nebulae),或者形容它们是“云里雾里的”。
它们到底是什么呢?为什么会有那么多不同的形状?

  那时候没有人能够解答这些问题。那个时代生活着两位精力充沛的天文学家,他们是来自英格兰赫歇尔家的兄妹俩:威廉·赫歇尔(William Herschel) 和卡罗林· 赫歇尔(Caroline Herschel)。威廉一生共制作了400多架望远镜。这些望远镜的镜片都是他亲自打造的。

  1781年,他用其中的一架望远 镜发现了天王星(Uranus),天王星也成为第一颗用望远镜 发现的行星。赫歇尔兄妹俩一共发现了超过2000个新星云。他们也观察到其中许多星云并非“云 雾”,而是成簇的星星群。他们甚至怀疑天上的银河也许就是这种星云之一,而我们的太阳就是银河系的一员。因为没有足够清晰的望远镜,以前人们总把星系和星云混为一谈。 如今,我们知道太阳的确是这个星群的一员,而这个星群就是银河系。

 

  爱护你的眼睛

  日本的小学每年都会组织简单的健康检查,包括测量身高、体重和视力等。视力检查除看视力表外,还包括乱点立体图、色盲等检测项目。眼科医师还会 仔细检查小朋友的眼球转动情况并记录下来。 在课堂上,老师也会告 诉小朋友保护眼睛的基本常识。

  早在10年前,日本文部省就发现日本小朋友近视率过高的问题,于是他们大幅修改小学低年级的课程,增加课外活动,开展生活及技能教育。比如日本京都小学的老师会特别在健康检查后的课堂上和小朋友聊聊眼睛保健,并和小朋友讨论眼睛的相关知识,比如为什么眼睛会看见东西,动物看到的世界是否和我们一样等有趣的话题。

  在日本京都小学三年级的健康教育课上,老师开设了让小 朋友了解动物眼睛的课程。他们准备了许多相似的图片让小朋友观察,然后让他们写下图片之间的不同点。实际上,这些图片就是不同动物眼睛所看到的风景。

  在课堂上,小朋友还收获了不少有关动物眼睛的知识。比如,因为马的眼睛长在两侧,所以马拥有“双眼视力”,但也因为这样,马无法看到正前方的 区域,这就是为什么它们走路经常低着头的原因。小朋友还了解到,鸽子被认为是地球上最擅长分辨色彩的动物,它们可以分辨出数百万种不同的色彩,所以相同的风景在鸽子眼中显得更加丰富多彩。猫和狗的色彩分辨能力都不是很好,狗有时候能分辨出黄色和蓝色,大部分的猫只能分辨出一点点色彩。昆虫就更有趣了,它们看到的物体与人类看到的相差极大,昆虫眼中的世界人类根本看不懂。这样的课程让小朋友大开眼界,明白了动物眼中的世界和自己看到的世界是那么不同。不仅如此,他们还体会到了眼睛的重要性,从而更加爱护自己那两扇“心灵的窗户”。

 

  哈哈镜真好玩

  美国加利福尼亚州圣何塞小学附近有个圣何塞儿童发现博物馆,博物馆准备了各种动手小实验,让小朋友在玩乐中学习知识。圣何塞小学的老师也常带小朋友到那儿上科学课喔!

  圣何塞小学四年级开设了几堂关于光、影子、折射和反射的科学课,但这样抽象的知识对小学四年级的小朋友来说有一定难度,所以老师会利用各种小实验或生活经验让小朋友了解相关知识。

  首先,老师会在课堂上请同学们分享生活中看到的镜子。大多数小朋友都会说家中的梳妆台、卫生间镜子等,这时候老师就会和同学们一起动脑筋想想哪些东西也可以当镜子,比如玻璃、游泳池水面等,然后开始介绍相关原理。有趣的是,老师在课堂上会发给小朋友一些小道具,如汤匙、锅盖、玻璃杯等,让小朋友自己观察后一起讨论。小朋友会惊奇地发现,仔细观看汤匙、锅盖等小物品时,可以看到自己的身影。更神奇的是,如果小朋友拿汤匙凹的那面看自己,会发现自己的影像倒立并缩小了,但随着汤匙与自己的距离越来越近,他们会发现汤匙内的影像跟着变大,甚至比自己还要大。而如果用汤匙凸的那面当镜子,小朋友看到的影像则大不相同。

 

  在另一个有趣的小实验中,老师会请小朋友写字,然后放到镜子前面观察字体的变化:是一模一样,还是左右相反?老师还会请小朋友把带字的纸折弯,然后观察镜子中的字体有什么变化。这些小实验能让小朋友了解反射等光学原理。在教室里介绍了光线的反射原理后,老师还会带着小朋友到附近的圣何塞儿童发现博物馆(Children's Discovery Museum of San Jose)探险。这是一个专为小朋友设计的科学博物馆,其中开设了介绍光影折射的展区,馆内有好多凸透镜和凹透镜,还有许多大型的凹面镜和凸面镜。 当小朋友站在镜子面前时,他们会发现自己的影像有时变胖,有时又变成倒立。老师会请小朋友将所看到的情况记录下来,并回忆课堂上教过的相关知识。这种丰富又有趣的课程,让小朋友在不知不觉中认识了光学知识,也让他们学会如何观察身边的事物,真是意义非凡!

 

《生命价值》第三辑之我们能看多远

 

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