這個下午,林格檢查了昨天他布給學生們的家庭作業。出乎他意料的是,女孩們基本上都想出了較為可行的方法去驗證光的波動性。
洛娜想到的辦法,利用到了城堡頂層一面牆上的縫。洛娜已經在城堡裡玩耍的時候,看到過那條縫當中射出來的一小束細細的太陽光,在早上太陽剛升起來沒多久的時候。
據洛娜自己說,她本來是想用紙作為遮擋光的材料,但無奈腸皮紙實在是太透明了一些,哪怕用墨水染黑都不能完全遮擋太陽光;羊皮紙太厚,纖維紙就更不用說了,它連厚度都不規則。所以洛娜想了個辦法,她用兩塊中間開洞的平整木板,將自己的一小撮頭髮夾起來。洛娜讓頭髮緊密排列在夾縫洞中,形成一片遮擋光的發幕。再用針去調整頭髮之間的位置,讓它在洞的兩端留下讓光通過的通道。
大早上洛娜親自爬起來,把這樣的小裝置擺在了牆縫的後面。等太陽光照射進來的那一刻,洛娜在牆的另一面看到了好幾條明暗不同的豎形條紋。洛娜向林格報告,她認為那些豎形條紋應該就是光波衍射在牆上形成的圖案。
林格點點頭讚同了她的實驗。雖然說實驗表現出來的現象所說明的原理和自己教給她們的有部分偏差,從光的衍射變成了光的雙縫干涉、甚至是多縫干涉實驗(畢竟頭髮之間不可能完全做到嚴絲合縫),不過它們同樣都可以說明光是一種波。關於這一點,林格隻告訴洛娜,她的實驗現象不是由光的衍射造成的,雖然同樣能說明光是一種波,不過原理卻不在於此。
“那是什麽原因呀?”洛娜一聽自己的實驗好像還做錯了,不由得有些著急起來。
“呵呵呵,不用著急,這部分知識你們以後也會學到,它的名字叫做光的干涉,道理比衍射要複雜一些。不過只要仔細聽講的話,也是不難學的。”林格心想,剛開始的確是不難的;最難的那一部分,包括肥皂泡沫上的光干涉公式自己也記不得,也就教不了你們嘍!
相對於經過精心準備的洛娜,菲爾的實驗就要粗糙一些,她覺得既然現成的樹葉可以讓光發生衍射,那直接就拿它做實驗再好不過了。所以今天早上的時候,她跑到後山樹林裡去撿了幾片碩大的楓樹葉。然後在中午的時候頂個大太陽,將幾片樹葉拿在手中交叉放置,中間留一段孔縫讓太陽光照射過去,落在菲爾鋪在地面的一塊平整的木板上。
據菲爾說,她觀察到樹葉疊加形成的孔縫越小,孔縫的形狀和地面上的光斑形狀差別就越大,而且邊緣就越模糊。菲爾高興地說,她還總結出來幾條規律:
“孔縫離地面越遠,光斑的邊緣就越模糊,反之則越清晰;孔縫越小,光斑的形狀就越趨向於圓形;較小的孔縫與地面的距離超過一定高度時,光斑的形狀就完全變成了圓形;狹長的孔縫雖然不管距離地面多遠,光斑都不能變為圓形,但是孔縫的中間一部分明顯更亮。但不管怎麽說,這些現象都說明了光是一種波,有時候不沿直線傳遞。”說完菲爾雙手背後翹起嘴角,得意地挺了挺小胸脯等待表揚。
林格注意到菲爾有在模仿自己之前上課的語氣,不禁覺得非常好玩:“所以,有沒有什麽想要問的問題?”
“有有有!”雖然沒能得到老師的誇獎,但是菲爾看到林格微笑的表情就知道老師肯定是滿意的,“老師,為什麽光斑會變成圓形的呢?”
“這也是另外一個知識,不過呢,
和光的波動性就沒有關系了,這一條知識涉及到光的粒子性,通俗來講,就是光沿直線傳播所造成的現象,我們把它稱之為小孔成像。”林格突然把臉湊到菲爾的面前不到不到一尺處。 “噯!?”菲爾猛眨了七下眼睛,翹起來的嘴角有些僵硬,“老……師?”
其他小女孩們都小吃了一驚。這時,林格注視著面前的女孩一臉認真地說道:“菲爾!”
“在……”這次菲爾回答的有些不堅定了,她隻覺得兩邊的臉頰有點微微發燙起來。
“看著我的眼睛!”林格兩隻眼的目光像鉤子一樣牢牢地捕捉著菲爾那雙漂亮的淡藍色的眼睛。
菲爾咽了口唾沫,不由自主地與林格的雙眼對視,一秒、兩秒……菲爾沉浸在林格那雙淡褐色的瞳海當中,晶瑩剔透的眼角膜下是微微縮動的虹膜,像泡在茶杯裡的金葵菊,像生長著精美紋路的瑪瑙石,像……
“你看見了什麽?”林格“深情”地問道。
“老師的……好……漂亮的眼睛……”菲爾仿佛夢遊似的囈語。
林格的上眼皮垂了下來,無語地看著菲爾:“……咱們在討論科學,我親愛的小菲爾~看到我眼睛中央的小黑孔了沒?”
“哦,看到了。”菲爾連忙拔開視線,再也不敢和林格對視了。
“人的眼睛想要看清楚物體,就非常依賴中間這個黑色的小孔,它的名字叫瞳孔,虹膜的收縮控制著瞳孔的大小。光線沿直線傳播,它在通過瞳孔以後便可以在眼底照射,形成一個清晰的物體的圖像。如果不是小孔的話就無法成像,這是人的眼睛為什麽能看到東西的道理。”林格直起身子來對著所有的學生說道,“而這樣的道理放到現實當中的其他小孔上也同樣成立,對於太陽和小孔來說,太陽光在經過小孔以後,會在地面上形成一個太陽的圖像。這樣的道理我們稱之為小孔成像原理。”
“我知道了,難怪樹影子下面的好多小光斑都是圓形的呢,原來那就是太陽的樣子啊!”洛娜戳著嘴唇恍然大悟道。
“關於這個小孔成像的實驗也是非常好做的。你們只需要在漆黑的晚上點燃一根蠟燭,然後用一張這麽大的木板(兩手比劃著胸口的大小),中間戳個小洞,放在距離蠟燭兩尺到三尺左右的地方,然後再在木板後面放一張白色的紙,距離大概在三尺左右。微微移動調整一下三者之間的距離,當距離正好的時候,你就可以看到有一個倒著的蠟燭火焰的圖像出現在白紙上。它比蠟燭火焰暗很多,但是你會發現它與蠟燭火焰一模一樣,雖然是倒立著的,但是火焰躍動的樣子卻是分毫不差。今天晚上你們要是感興趣的話就可以去做一做這個實驗。”林格給學生們安利道。
之後的三位女孩與菲爾和洛娜的實驗大同小異,而到了雪莉的時候,只見她從裙子的口袋裡抽出一張薄薄的粗紗布,然後舉著對林格說:“老師,我覺得用這個就可以證明。”
“哦?”看見一個不一樣的回答,林格有點來了興趣,“怎麽證明?”
雪莉把布遮在自己的眼前看著周圍的其他六個人說道:“老師,雖然我用這張布遮住了眼睛,但是我還是能很完整地看到周圍的東西。可是粗紗布的線一點也不透明,如果光不是波不能繞過線的話,那在我的眼睛裡就肯定能看到這些線的影子,但是實際上它們的影子都非常模糊。所以一定是光波繞過了線,同時又被阻擋了一部分,在我眼睛裡的景象才會稍微變暗一些,但是又很完整。”
林格簡直要為這樣的思路拍案叫絕,他忍不住爆了一句英文:“Perfect!!雪莉,你可真是個小天才!你的回答非常正確,簡直完美!”
瞬間,一道嫉妒四道羨慕的視線望向了雪莉,讓雪莉非常不好意思地低下頭搓著手指頭道:“也……也不是啦,我家就是織布的……這是我從媽媽那裡得到的靈感。”
哦?雪莉家是織布的?這個消息林格還是第一次知道。以前他只知道雪莉是四個伴學的小姑娘裡唯一一個本地人,而且不是亞歷山大家的仆人。
“但不管怎麽樣,雪莉還是很聰明的!那麽這樣,你們就應該也能想到為什麽,人的眼睛前面有眼睫毛遮擋,但是我們平常卻看不見它們吧?”林格稍稍拓展了一下知識道。
幾個小姑娘都若有所思地點點頭。
於是這個下午,林格就給他的學生們講解了光沿直線傳播時的小孔成像原理,以及光在波態傳播的干涉性原理。前者還算比較貼近生活,而後者就有點讓人犯迷糊了,小姑娘們個個聽得都是懵懵懂懂的。
下課以後,幾個小姑娘之間就開始流行了一種遊戲:看著我的眼睛。一開始是菲爾讓雪莉跟她對視,可是菲爾怎麽也找不到和老師對視時的那種感覺。然後大家就發現,如果仔細看的話,人的眼睛是非常美麗的,尤其是透明的眼角膜下那顏色豐富多彩的虹膜。
結果到晚上的時候,五個小丫頭(雪莉回家去了)一窩蜂地跑進了林格所在的藏書室。領頭的菲爾手裡拿著一個帶玻璃燈罩的油燈,一臉神秘地用小手扯著林格的衣袖,非要林格跟她們出來。
莫不是幾個小丫頭做小孔成像實驗上癮了,還要叫我去觀賞一番。林格心想,反正自己這邊的事也忙完了,就跟她們去看一看吧。
於是一群小女孩簇擁著他們的老師來到了有點黑但又有彎月照亮的城堡頂層。在菲爾的強烈要求下,林格隻好遵循她們的意見,半蹲在地上抬頭看著天空中的月亮。
余光瞥見菲爾拿著手中點亮的油燈靠近林格的眼角,然後圍在周圍的小女孩們就都歡呼了起來:“真的耶真的耶,就連老師也是這樣!”
周圍鶯鶯燕燕的高興的笑聲讓林格是丈二和尚摸不著頭腦:“你們幾個,到底在幹啥呀?”
菲爾說:“老師老師,我們發現了一個有趣的現象,我和洛娜他們都試過了,發現普通人都是這樣,所以我們就想知道老師您這樣的魔法師是不是也一樣。”菲爾說完,其他女孩們也一起點頭。
“什麽現象?”林格揚了揚眉毛。
“人眼睛裡面那個有顏色的……就是叫……虹膜,對!虹膜,遇到有亮光照射的情況,它就會自動的收縮起來;可要是在非常暗的情況下,它又會張得很大。而且無論我怎麽控制都控制不了它。”
林格一瞬間就明白了過來:這不就是人眼的虹膜,根據外界的明暗程度調節瞳孔大小,以適應光線的本能嘛!難怪菲爾叫自己看月亮,原來她是想借助月亮的微光來觀察自己的瞳孔在暗光情況下是不是會放大嘛!
望著菲爾寫滿了“我厲害不”的小臉,林格沒有吝嗇他的表揚,然後他就在城堡頂層給自己的學生們上了一節人體生物課——眼睛部分。幾個小女孩的知識儲備又上漲了幾點。
等到菲爾炫耀她出色的發現能力完了後,林格也不自覺地露出和菲爾之前一樣的笑容:“呐!既然你們這麽晚了也不睡覺,那就跟我到藏書室裡來,我給你們看一樣東西,保證讓你們把小嘴巴全都張大大的!”