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第九章光的反射和折射·視覺 9.17月亮在我們眼里有多大?

來源:百度文庫 2010-08-20 15:22:48

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第九章光的反射和折射·視覺 9.17月亮在我們眼里有多大?

  這里我要順便談一談月亮在人眼里的大小。如果你問一下熟人,月亮在他們眼里有多大,你就會(huì)得到各式各樣的回答。大多數(shù)人都會(huì)說,月亮有盤子那么大,可是也有人說,它的大小象一個(gè)裝果醬的碟子,或者象一個(gè)櫻桃,一個(gè)蘋果。還有一位中學(xué)生說,月亮在他眼里常常“象一張可以坐十二個(gè)人的大圓桌面那么大”。又有一個(gè)現(xiàn)代的文藝作家肯定說,在空中有一個(gè)“直徑一俄尺①的月亮”。

  同樣一個(gè)物體,為什么對(duì)它的大小有這么多不同的說法呢?

  這是由于人們對(duì)距離的估計(jì)各有不同,而且這種估計(jì)常常是無意識(shí)的。把月亮看成象蘋果那樣大小的人所想象的月亮離自己的距離,一定比把它看成象盤子或圓桌面的人所想象的,要近得多。

  可是大多數(shù)的人,都認(rèn)為月亮有盤子那么大。從這里可以得出一個(gè)有趣的結(jié)論。如果算一算(算法讀了下文自然會(huì)清楚)應(yīng)該把一個(gè)盤子般大的月亮放在多遠(yuǎn)的地方,它才會(huì)有見到的這種大小,那算出的這個(gè)距離不超過30米。請(qǐng)看我們?cè)诓恢挥X中把月亮放在多么近的地方了!

  有不少錯(cuò)覺也是由于對(duì)距離估計(jì)錯(cuò)誤而起的。我小的時(shí)候,“那時(shí)候一切生活上的印象對(duì)于我都是新鮮的”,我曾經(jīng)有過幾次視覺上的錯(cuò)誤,這些事到現(xiàn)在還記得很清楚。我是生在城市里的人。有一年春天,我到郊外去閑游,那時(shí)候我生平第一次看到了一群在草地上放牧著的牛。因?yàn)槲夜烙?jì)距離不正確,這些牛在我眼里就似乎非常小。這樣的小牛在那一次以后我再也沒有看到過,當(dāng)然,也決不會(huì)再看到①。

  天文學(xué)家確定天體的視大小,是用我們看到天體所夾的角的大小。這個(gè)角叫做“視角”,它是從所看的物體的兩個(gè)極端引到眼里來的兩條直線形成的(圖125)。我們知道角是用度、分、秒來計(jì)算的。提到月面的視大小,我們不說它等于一個(gè)蘋果或一個(gè)盤子,卻要說它等于半度;意思就是從月面的兩邊引到我們眼里來的兩條直線,會(huì)形成一個(gè)半度的角。這種確定視大小的方法才是唯一正確的方法,不會(huì)發(fā)生誤會(huì)。

  幾何學(xué)告訴我們①,物體離開眼睛的距離如果大到物體直徑的57倍,這物體在觀察者的眼里所形成的視角是一度。例如,如果把一個(gè)直徑5厘米的蘋果放在離眼睛5×57厘米的地方,它的視角就是一度。如果把這個(gè)距離加倍,它的視角就是半度,也就是我們眼里所見的月亮的角度。如果你樂意,你可以說,月亮在你眼里跟蘋果一般大,可是得在這樣的條件下,就是蘋果必須離你的眼睛570厘米(大約6米)。在你想把月亮的視大小比做盤子的時(shí)候,你必須把盤子放在離你大約30米遠(yuǎn)的地方。大多數(shù)人都不愿相信月亮?xí)沁@樣;可是請(qǐng)你把一枚一分的硬幣放在離你眼睛相當(dāng)于它的直徑114倍那么遠(yuǎn)的地方。這時(shí)候,雖然它離開眼睛有兩米,可是恰巧能把月亮遮住。

  如果有人建議你在紙上畫一個(gè)圓圈來表示肉眼所見的月亮,那這任務(wù)對(duì)你說來是不夠明確的:因?yàn)閳A圈可大可小,就看你把它放在離你眼睛多遠(yuǎn)的地方?墒侨绻覀兲岢鑫覀兪窃谄綍r(shí)讀書看圖的時(shí)候所保持的距離上,也就是所謂明視距離上,對(duì)于普通的眼睛,這個(gè)距離等于25厘米,那條件就明確了。

  這樣,讓我們來算一算,印在這本書上的一個(gè)圓圈應(yīng)當(dāng)有多大,才能和月面的視大小相等。算法很簡(jiǎn)單:只要用114來除明視距離25厘米就行了。得出來的是一個(gè)很小的數(shù)值比2毫米稍微大一些!它的寬度大約和這本書里腳注的字差不多。

  月亮和太陽的視大小是相等的,就是說它們的視角都是這樣小,這簡(jiǎn)直很難使人相信!

  你也許已經(jīng)注意到:你的眼睛朝太陽看了以后,視野里很久都會(huì)有一個(gè)光圈在閃爍。這就是所謂“光的痕跡”,有同太陽一樣的視角?墒撬鼈兊拇笮∈菚(huì)變動(dòng)的:在你看天空的時(shí)候,它們同日面一樣大;如果你把眼光移到放在面前的一本書上,那這個(gè)太陽的“痕跡”在紙上所占的地位,就會(huì)是一個(gè)直徑大約是2毫米的圓圈。這清楚地證明了我們的計(jì)算是正確的。

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