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小木屋科技探秘

添加日期:2018-05-09    点击率:285    来源:     录入人:张永法

萧山高桥小学 506 沈锦楠

我有一幢自己建造的漂亮的西式小木屋,它有三层楼高,分为塔楼和平屋两部分,共由37片木片组成,是科学老师送给我的礼物。刚拿到礼物时,我想这不就是一个拼装玩具房?其实它可不简单,还用到了四年级时学的电学知识。我一共花了两个中午的课间时间,终于把它建成了。在它的身上可有很多小秘密,小伙伴们,和我一起来探秘吧!

一、 灯一、光秀探秘

    小木屋三层楼都能亮灯,第一层的光是白色的,第二层的光是蓝色的,而第三层的灯珠最大,体积差不多是其他两层灯珠的两倍,而且重要的是它的光会变色,逐渐变有红、橙、黄、绿、紫、蓝、枚红、白等8种颜色。变化的房灯让我觉得非常神奇。仔细观察,我发现灯珠里面有三根管芯,有时亮一种管芯,有时亮两种管芯,有时三种管芯又同时发亮,不同的管芯发亮会形成不同的颜色。这是什么灯呢?原来这些灯珠都是发光二极管,简称LED灯。小伙伴们,你们欣赏过钱江新城灯光秀吗?一幅幅具有中国气派、江南韵味的画卷呈现在钱塘江沿岸30多幢高楼外立面上,配以大型音乐,简直美轮美奂!钱江新城灯光秀就是由70万盏LED组成,在建筑外墙形成了一幅幅巨幕。为什么一个小小的灯珠能发出这么多颜色呢?我再细看,原来那里面主要装了红、绿、蓝三种原色的二极管管芯,在空间位置上是分开而又可以同时发光的,其他颜色的形成,就可以采用这种空间混色法,比如红、绿光同时发出,人眼则感到它发出的是橙色光,红、蓝、绿光同时发出,人眼则感到它发出的是白光。按照各种各样的比例混合红、蓝、绿三种颜色,从而实现白色以及多彩的中间色发光。

 

二、电路探秘

小木屋上装了五个LED灯和三个开关。让我们来试试它们吧!你会发现,和许多真正的楼房一样,我们可以用这些开关来控制小灯珠。其中的两个开关分别控制门廊的廊灯和大门口的门灯,最后一个开关控制了三层楼房间中三个房灯。到这里,我觉得楼房中的简单电路应该如图1a)所示,一个开关控制三盏灯,三层楼房间中三个房灯应该是串联在一起的。

 

我的猜测是否正确呢?还是用事实说话吧。我试着把其中一个房间的房灯拆了,发现其他两盏灯居然还亮着,我迫不及待地拆了另一个,剩下的那盏灯还是亮着的。事实证明,我前面的简单电路应该存在问题。虽然一个开关控制了三个灯,但他们又是独立的,那显然不会是串联,而是并联,简单电路应该如图1b)所示。

我觉得这个设计和现实是有差距的,这样的亮灯方式不是太浪费了吗?有机会,我一定要改一改,理想的亮灯方式应该是图1c)所示,让每一盏灯都能用一个开关来控制。小伙伴们,你们觉得对吗?

三三、光影探秘

俗    话说:影离不开光。五年级的我们已经学习了形影不离,漂亮的小木屋发出的光又会有怎样的影像呢?今年恰逢大雪,记起科学老师卖着关子让我们在雪地里看看自己动手制作的小木屋,我赶紧打开小木屋的灯,放在雪地观察起来,投影很模糊。那是因为当时是在白天,日光比较强烈,影子不明显,我打算在夜晚再去观察。终于等到华灯初上,乘着外面雪未融化,我拿着小木屋冲出家,把它摆在一块较平整的雪地上,打开了灯。哇,比白天美多了!周围昏暗的环境下,暖暖的灯光从小木屋中投射出来,特别是二楼房顶的蓝色LED灯光透过四叶草型的窗格子,光照射在雪地上,形成了蓝色的不规则形状光斑,仔细看,它还是四叶草,只不过形状变化了,如图2所示。

 
    小伙伴们,你们猜一猜,EFGH中哪个光斑是窗格c形成的呢?可以简单做个测试,试着用手遮住了窗格c,你会发现光斑E就会消失,原来,光斑abcd分别对应着窗格GFEH。小伙伴们,你们猜对了吗?其实,这正符合我们上学期学过的中心投影特征,LED灯处于屋顶,a离点光源近,影子长;c离点光源远,影子短,但不会小于窗格本身的长度。我们看到的光斑不正是四叶草窗格边缘投影所形成的吗?

雪地是白色的,那是不是在其他白色材料上,也会有同样的投影效果呢?我分别选取了泡沫板、白纸、白色毛巾作为投影地面,实验结果和预想的有差距。在这些材料上,只有毛巾上的投影比较接近,其他的光斑都比较暗淡,光斑的边界有叠影,比较模糊,而在雪地里,蓝色的光斑鲜艳而又清晰。

实验的结果让我想到,雪的反射效果是非常好的,那镜子的反射效果是不是更好?事实证明我的想法又是错误的,原来地上之所以形成美丽的投影需要的是地面的漫反射,而镜子却是镜面反射!

小伙伴们,我的小木屋拥有这么多小秘密,是不是很神奇呢?我的探究还将继续,和我一起来动手做做吧,科学探究将带给你很多乐趣!

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