領域 10
光學
光線、鏡子和透鏡
光學研究的是光：光如何沿直線前進、被鏡子反射，以及在進入玻璃或水中時如何偏折。透鏡和鏡子運用這些規則，在相機、眼鏡和望遠鏡中形成影像。
適合誰
喜歡角度和影子謎題的孩子，以及所有對眼鏡、相機和彩虹感到好奇的人。
你會學到什麼
- 光如何以光線的形式前進並形成影子
- 鏡子如何反射光：入射角等於反射角
- 光進入玻璃或水中時為什麼會偏折（折射）
- 透鏡如何會聚或發散光線並形成影像
實驗範例
-
把一道光線射向鏡子，測量它反射前後的角度。
-
讓一道光線射入玻璃磚，觀察它的方向如何改變。
-
沿著光具座移動透鏡，找出影像變清晰的位置。
你可以做出的作品
-
一個用兩面鏡子做成的潛望鏡
-
一套放大鏡裝置
-
一個有透鏡和紙屏的相機模型
這些範例呈現的是這個領域會做的事情類型。正式發布的課程可能會有所不同。
模擬簡化了什麼
- 光主要被當成光線來處理（幾何光學）；干涉和繞射等波動效應，超出了這些課程的範圍。
- 透鏡和鏡子都是理想的形狀；真實的透鏡會有瑕疵，也可能讓顏色變得模糊。
每一種模擬都會簡化現實。了解它簡化了哪些地方，本身就是學習工程的一部分。
與學校科目的連結
物理（光）、數學（角度與幾何）、生物（眼睛）、美術與攝影
與其他領域的關聯
光學和電路（光源與感測器）、結構與材料（玻璃與透明度）以及機器人技術（攝影機與光感測器）都有關聯。
小知識
你的眼睛裡也有透鏡：它把光聚焦在眼睛的後方，就像相機鏡頭把光聚焦在感光元件上一樣。