關於此實驗
物體擋住光線的地方會形成影子。由於光沿直線傳播，你可以準確預測影子的位置和大小。在房間裡移動手電筒和剪下的人形圖案，觀察地板和牆上的影子如何變大或變小。接著到戶外：在操場上插一根長1 m的棍子，觀察夏季和冬季太陽劃過天空時，影子的方向和長度如何變化。
學習目標
- 說明影子是物體擋住光線後形成的暗區
- 利用直線傳播的光線預測影子的大小和位置
- 描述物體越靠近光源，影子就越大的現象
- 根據材料形成的影子，將材料分為不透明、半透明和透明
- 描述太陽照射下影子的長度和方向在一天之內以及一年之中如何變化
使用方法
- 1先將手電筒放低，並讓物體靠近手電筒。觀察牆上的影子。慢慢將物體移向牆壁，並描述影子發生了什麼變化。
- 2將物體放回 1.2 m 處。抬高手電筒，觀察影子沿牆向下移動並延伸到地板上。影子什麼時候不再觸及牆壁？
- 3開啟光線顯示。沿著剛好擦過頭頂的那條光線觀察：影子的邊緣就在這條光線落下的位置。
- 4先將材質改為半透明，再改為透明。比較每種情況下影子的深淺。
- 5切換到「太陽和棍子」。按下「播放一天」，觀察棍子的影子。影子在什麼時候最短？正午時它指向哪個方向？
- 6比較六月和十二月上午 9:00 及 12:00 的情況。哪個月正午的影子比較長？
模型
假設
- 火把是點光源，因此影子的邊緣很清晰。真正的火把有寬大的火焰，會形成邊緣柔和、模糊的影子，這種影子稱為半影。
- 這個人形剪影是平面的，面向牆壁；牆壁距離火把 3 m。
- 太陽視圖顯示的是北緯 40° 地區（例如馬德里、北京或紐約），並採用當地真太陽時，因此正午時太陽位置最高。在赤道以南，正午的太陽位於北方。
- 圖中顯示半透明和透明材料時，假設透過它們的光量是固定的。實際材料的透光量各不相同。
在課堂上試試這個實驗
- Q1你想在手影戲中把手的影子放大投射在牆上。手應該放在哪裡？
- Q2為什麼樹影在下午指向的方向與上午相反？
- Q3朋友說影子變大是因為火把更亮了。這個說法對嗎？你可以如何測試？
- Q4為什麼六月正午的影子比十二月正午的影子短？
- Q5臥室窗簾用不透光、半透明還是透明材料最好？為什麼？
常見問題
影子為什麼和物體形狀相同？
光沿直線傳播，因此原本會從物體邊緣經過的光會繼續沿直線傳播到牆上。影子的邊緣勾勒出物體的輪廓，並會根據距離拉長或縮小。
物體越靠近火把，影子為什麼越大？
物體靠近火把時，會擋住扇形範圍更大的光線。這些光線在前往牆壁的途中會繼續散開，因此留下的暗區也更大。
我的影子在12點時最短嗎？
太陽升到最高點時，也就是太陽正午時，影子最短。由於時區和日光節約時間的影響，鐘錶時間可能在大約11:30到13:30之間。
影子為什麼不是完全黑的？
光會從牆壁、地面和天空反射，其中一部分會從其他方向照進影子裡。因此，我們仍然能看見影子裡的東西。