光束追蹤(Ray tracing)
光束追蹤(Ray tracing)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
所謂光束追蹤就是指利用模擬光束由物體出發,經過光學儀器,最後成像的一種方法。藉由光束追蹤法,我們可以把複雜的成像簡單化,利用簡單的幾條光束就可以得到近似的成像結果。
光束追蹤(Ray tracing)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
所謂光束追蹤就是指利用模擬光束由物體出發,經過光學儀器,最後成像的一種方法。藉由光束追蹤法,我們可以把複雜的成像簡單化,利用簡單的幾條光束就可以得到近似的成像結果。
幾何光學(Geometrical optics)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
所謂幾何光學是指利用幾何學的方法研究光學,得到的定律與原理稱之為幾何光學。當我們把光視為一種光束(beam)或一條線(ray),因此幾何光學又可以稱為線光學(ray optics)。利用幾何學裡,相似三角形,對應角相等、對應邊成比例的原理,我們就可以利用通過物體的兩條光線在經過透鏡或面鏡後,形成的交點,定義出成像的位置與性質。
光速 (Speed of light)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
所謂光速是指光波傳播的速度,以符號 $$c$$ 來表示,$$c$$ 可以是代表constant的意思,根據愛因斯坦狹義相對論,真空中光速為一個常數,不隨任何物理量改變,且任何可傳遞訊息的速度都不能比真空中的光速更大。
根據馬克斯威爾的電磁波理論,光速就等於電磁波的速度,因此推論出,廣義的光波就是電磁波(狹義的光波是可見光)。在牛頓的粒子說裡預測:光波在介質中的速度比在真空中的速度快,這項預測後來被佛科所打破,佛科測出水中的光速比真空中慢,證實牛頓的光粒子性是錯誤的。
光通量(Luminous flux)
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
所謂光通量就是指一種表示光功率的物理量。尤其是指人眼所能感應到的光功率,而輻射通量(radiant flux)比較傾向於指的是由光源所發出的光功率。發光強度(luminous intensity)則是指單位角度內的光通量。
發光強度的SI標準單位是燭光(kandela,簡稱為 $$cd$$)。光通量的單位是流明 $$(lm)$$,可以等於燭光乘以球面角 $$(cd-sr)$$。輻射通量的單位則是瓦特 $$(W)$$。
光槓桿(Optical Lever)原理
國立臺灣師範大學物理系李聖尉碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
此為一簡單的裝置,卻可有特殊不同之結果。如同只要有一根棍子及一顆石頭,即可有如同大力士把重物舉起的驚人之舉!
首先,只考慮如下圖一之圖形,而忽略數學的部份:
圖中底端為鏡子,虛線為法線。當我們從法線入射一束光線(亮紅箭號),即入射角為 $$0^\circ$$,此時反射角亦在法線上(暗紅箭號)。
平面鏡成像(Image Formation in Plane Mirrors)的探討
國立台南第一高級中學物理科羅焜哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
Q:平面鏡的成像是上下不顛倒但左右相反?
A:鏡面的上下與左右並無差異,如果左右相反,為何上下沒有顛倒?如圖,一個物體(以座標軸表之)的平面鏡的成像與物體本身比較,兩者在空間中的方向其實是「前後(軸)相反」。為什麼我們大家錯以為是左右(軸)相反呢?
眼睛的演化(Evolution of Eyes)
高雄市立高雄高級中學三年級徐維澤/高雄市立高雄高級中學物理科盧政良老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
眼睛的演化 (Evolution of eyes)
生物學家利用演化論來解釋眼睛(以及其他器官)的起源及演化。
所有動物眼睛共同的起源,是由各種眼睛的解剖學和基因的共同特徵所建立的;也就是說,所有現代動物的眼睛(儘管他們有所不同),都是由5.4億年前的「原眼」演化而成的。早期眼睛大部分的演進據信僅需數百萬年的時間,當第一個肉食動物擁有真實成像的能力時,觸發了一場「軍備競賽」;或是一個擁有「原眼」的物種發生了(種系發生的)輻射演化,在他的後裔之間,也發生了「軍備競賽」。被捕食者以及其競爭的捕食者,同樣的會被迫找到相似的東西,或是超越如 此的能力,因此多演型和非典型的演化是平行的。
望遠鏡(Telescope)
高雄市立高雄高級中學物理科盧政良老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
望遠鏡是一種設計來觀察遙遠的物體或收集電磁波輻射的儀器。已知最早實際使用的望遠鏡是十七世紀初荷蘭人發明的。
“Telescope”這個單字(希臘語 tele = ‘遙遠’ 而 skopein = ‘看’; teleskopos = ‘看遠處far-seeing’) 的由來是1611年在Federico Cesi的晚宴上首次出現,是一個不知名的希臘詩人或神學者發明的。另有一說這種儀器是伽利略(Galileo Galilei)發明的。「望遠鏡」包含所有在大部分電磁波譜波段運作的儀器(包含不可見光)。
哺乳動物眼球剖析(Anatomy of The Mammalian Eye)
高雄市立高雄高級中學三年級徐維澤/高雄市立高雄高級中學物理科盧政良老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
三層結構
哺乳動物眼睛的結構可以主要的分成三層(或三個膜),分別是纖維層、血管層和神經層,他們的名字顯示其基本的功用
纖維層是具有DNA的主要地點,是眼球的外層,由眼角膜和鞏膜組成。鞏膜使眼睛的大部分(眼白)為白色,是由緊密相連的組織和蛋白質膠(質)組成,兩者皆可保護眼睛內部的組成,並維持眼睛的形狀。
血管層位於眼球的中層佈滿血管。其中包括虹膜、睫狀體和脈絡膜。脈絡膜上有血管,以供應視網膜需要的氧氣並將代謝廢物排出。脈絡膜使眼球內部成深色以避免眼內雜亂的反射。
神經層是眼球的內層,包含視網膜。視網膜上有感光的桿狀細胞、(感色的)錐狀細胞以及相關的神經元。為了得到最大的光線及視野,視網膜使個相對平滑(但彎曲的)。而其中有兩處是較不同的,分別是中央窩和視神經盤(盲點)。中央窩是視網膜上的凹陷處,其位置恰好在水晶體的相反方向。中央窩緊密的聚集著錐狀細胞,因此他負責人類的彩色視覺,並使視覺有更高的準確度,而這在閱讀上是必要的。視神經盤(解剖學上有時被稱為盲點)是一個在視網膜上的點;視神經於盲點穿入視網膜,連接(眼球)內部的神經細胞;沒有感光細胞存在在這點,也因此被稱為盲點。除了錐狀和桿狀細胞之外,視網膜還有微小比例(人類約2%)的神經節細胞是可以藉由黑視素而感光,他們在接收藍光(波長約470nm)會最受刺激,他們的資訊會經由黑視素敏感突觸構成的視網膜下視丘通道離開視神經,然後被送到SCN(視交叉上核,晝夜節律的調節中樞),而非視覺中心。這些光訊號是哺乳動物以及一些其他動物中,能正常化每天的生活節奏。而很多(但非全部)眼盲的個體也是利用同樣的方法。