神奇的影子

課本中的科學

本期“科學主角”：

人教版《語文》一年級上冊《影子》

課文再現

影子在前，影子在后，影子常常跟著我，就像一條小黑狗。

影子在左，影子在右，影子常常陪著我，它是我的好朋友。

影子的方向

我們為什么會有影子呢？光在同種均勻介質（如空氣）中沿直線傳播，由于我們的身體是不透明的，一旦擋住光線，就會在身體的背光面形成較暗的區域，這就是影子。

為什么影子有時在前，有時在后，有時在左，有時在右呢？以太陽照射下的影子為例，在北京，太陽早晨從東方地平線升起，正午前后在天空的南方達到最高點，傍晚從西方地平線落下。與之相對應的是，我們的影子上午朝向偏西方向，正午朝向正北方向，下午朝向偏東方向。所以，隨著太陽方位的不同，我們的影子朝向也在不斷變化。

你知道嗎？每年夏至日，在海南三亞的正午時分，還會出現太陽在北方的現象。這是因為太陽直射點在 23.5^°N ，而海南三亞約在 18^°N ，位于太陽直射點以南。所以，在夏至日中午12點左右，三亞的市民會發現自己的影子朝向正南方向。

隨著太陽的升起和落下，影子的長短也會發生變化。當太陽離地面高度較小時（如太陽升起和落下時），影子會變長；當太陽離地面的高度較大時（如中午12點），影子會變短。另外，在太陽升起之前和落山之后，我們看不到自己的影子。當然，如果你身邊有人造光源（如手電筒、電燈等），就又可以看到自己的影子了。你還可以做個實驗，在黑暗的屋子里，用手電筒以 45^° 角從頭頂后上方照射，這時你的影子和你的身高一樣長。

除了光源的角度，影子的長短還與什么因素有關呢？

我國古人在長期觀察的基礎上，創造了圭表、日晷，根據影子的變化推測時間。此外，我國古人還利用影子的原理設計了皮影戲。2011年，中國皮影戲入選聯合國教科文組織人類非物質文化遺產代表作名錄。在現代生活中，影子的原理被廣泛應用。例如，醫學中的X光成像利用人體不同組織對射線的吸收差異，形成“影子圖像”，幫助醫生診斷疾病；建筑設計師通過計算太陽影子的變化，優化建筑物的采光和遮陽效果。

因此，只要我們認真觀察生活中的各種現象，打破砂鍋問到底，理解現象背后的原理和規律，并利用這些知識去解釋新的現象、解決新的問題，我們也能成為小科學家，進行發明和創新。