(材料一)
透光镜是西汉中晚期制作的具有 ① 效果的青铜镜,因在阳光照射下其背面的图文能映到墙上而得名。这样一种日常用具,却巧妙运用了光学和力学的原理,体现了中国古代工匠的聪明智慧。据有关专家研究,这种铜镜边缘装饰很厚,中间镜面很薄,而镜背的花纹图案又凹凸不平,在用铜水铸镜冷却凝固的过程中,边缘部分凝固得慢,会对中间先凝固的部分产生挤压作用力,使镜面部分产生变形。然后,在打磨镜面时,磨得越薄,这种变形就会越明显,而这种变形又正好与镜背花纹的凹凸对应,这就为镜子反光时镜面亮、花纹暗打下了基础。当然,这种变形起伏差距很小,只有0.01毫米左右,肉眼根本察觉不到,所以在常人眼中它还是一面平滑的镜子。表面十分光滑的镜子反射到墙上的光斑却有明有暗,而这明暗效果又正好与镜背花纹一致,于是就会产生一种强光穿过有暗纹的透明物体照到墙上的错觉。现藏于上海博物馆的一面透光镜,背面铭文是“见日之光天下大明”,外形与一般铜镜无异,但当光线照射镜面时,与镜面相对的墙上就会映出镜背纹饰的影像,十分神奇有趣。
平的镜面反射光线充分 显得亮 |
不平的镜面反射光线散乱 显得暗 |
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透光镜原理示意图
(材料二)
耀州窑青釉提梁倒注壶是陕西历史博物馆的镇馆藏品之一。这个五代时期的酒壶,壶盖与壶身合为一体而无法打开,只能从壶底的梅花眼往壶里注酒。其精妙之处在于,由于巧用“连通容器内液面等高”的物理原理设计壶内结构,注酒时,只要还没注满,无论壶体怎么倾斜,壶里的酒都不会洒出来。另外,酒壶的造型纹饰也相当精美:壶把儿是一只凤凰,壶嘴是一只张口侧卧的母狮,下方有一只幼狮在其腹下吮吸乳汁,壶身上还有美丽的牡丹花图案。中国古代的工匠们巧妙地把科学技术与实用功能结合在一起,烧制出这样瓷色如玉、精致有趣的酒壶,他们的聪明才智真是让我们这些现代人也觉得自愧不如。
倒置注酒 |
正置摆放 |
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青釉提梁倒注壶原理示意图 | 青釉提梁倒注壶照片 |
(材料三)
杭州博物馆内收藏有一件先秦时期的青铜喷水震盆——“阴阳鱼洗盆”,盆底绘着四条鱼,鱼嘴设计在水柱的喷涌处,鱼和鱼中间刻着四条《易经》河图抛物线。操作时,先往盆中加一半清水,再摩擦铜耳,刹那间,盆中水就汹涌翻滚,涌出四股喷泉,还会发出念《易经》中震卦六爻的声音。这一壮观的景象是什么原理造成的呢?原来,当双手来回摩擦铜耳时,“鱼洗”受迫振动,由于两个铜耳对称地安置在“鱼洗”两侧,它们的振动叠加形成了驻波,处在四个波腹位置上的水珠获得了较大的能量,从而跳出了水面。中国古代工匠能在日常盥洗工具的制造工艺里,融入“共振”与“波的干涉”等科学原理,真是 ② 。