關鍵概念
物理學
光學
光
陰影
引言
萬聖節快到了，每個角落似乎都潛伏著一個幽靈般的陰影！幸運的是，它們實際上都只是陰影，是用來在你不給糖就搗蛋時給你帶來刺激的裝飾品。但是這些陰影從哪裡來，為什麼有些陰影如此巨大？做這個活動，找出如何產生最大、最可怕的陰影！
背景知識
你需要某種光源才能產生陰影。這可以是太陽、燈或手電筒。所有光源都會發射向外傳播的光波。在光學（物理學的一個特殊領域）中，這種發射的光被建模為一條稱為光線的直線，表示光傳播的方向。
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要投下陰影，你需要一個可以阻擋光線的物體。並非每個物體都能做到這一點。有些材料會讓光線透過，而另一些材料只會阻擋部分光線。能夠阻擋所有光線的物體被稱為不透明物體，並且會形成陰影。你還需要一個大的表面，例如牆壁或螢幕，以便在上面顯示陰影。
如何改變陰影的大小？物體離光源越近，它投下的陰影就越大。這是因為離光源較近的物體會阻擋較大面積的光線，從而增加其陰影大小。在這個活動中自己試試看！
材料
兩個捲尺
透明膠帶
可以阻擋光線的不透明物體，例如杯子、玩具車或球
手電筒
桌子
淺色牆壁
昏暗的工作空間
紙
筆
準備工作
將桌子緊靠淺色牆壁放置。
將第一個捲尺用膠帶粘在桌子上，零刻度對準牆壁。
選擇一個能夠完全阻擋光源光線的不透明物體。它不應該太大或太小。
將手電筒放在桌子上，使其與捲尺對齊，朝向牆壁。它應位於距牆壁 50 釐米（20 英寸）處。
調暗房間的燈光，使其足夠暗，以便可以在牆上看到清晰的陰影。
步驟
開啟手電筒，將其對準牆壁。開啟燈後，你在牆上看到了什麼？開啟燈時，牆壁的外觀如何變化？
關閉手電筒，但不要移動它。拿起物體，將其放置在手電筒旁邊，距離 25 釐米（10 英寸）處。然後將其移向牆壁，直到其位於距離牆壁 20 釐米（8 英寸）處。你認為開啟燈後會看到什麼？
開啟燈，看看牆壁。放置在桌子上的物體是否形成陰影？你能解釋為什麼嗎？
將物體直接移動到牆壁和手電筒之間，使其位於捲尺的上方。將其放置在捲尺的 20 釐米（8 英寸）刻度處。移動物體後，陰影會如何變化？
開啟燈。這次你在牆上看到了什麼？陰影是什麼形狀的？如果存在陰影，則拿第二個捲尺測量陰影從桌面到頂部的的高度，並將尺寸寫在紙上。陰影有多大？
測量陰影的高度後，將物體沿著捲尺移近牆壁，直到它到達 10 釐米（4 英寸）刻度。然後再次測量陰影的高度並記錄其大小。當你將其移離光源時，陰影的大小如何變化？除了大小之外，你是否注意到任何其他差異？
將物體移近手電筒，並將其放置在捲尺上的 40 釐米（16 英寸）刻度處。再次測量並記錄陰影的高度。當你將物體移近光源時，陰影會變小還是變大？
檢視紙上的結果。如果你願意，可以繪製一個圖表，其中 x 軸表示到光源的距離，y 軸表示陰影的大小。陰影的大小如何取決於物體與光源的距離？你能解釋你的結果嗎？
額外練習：嘗試使用不同的物體。選擇不同的材料或不同的大小。或者製作你自己的形狀！它們都會形成陰影嗎？為什麼會這樣或為什麼不會這樣？
額外練習：透過在牆壁前面放置兩個手電筒來引入第二個光源。你放置在兩個手電筒和牆壁之間的物體的陰影看起來如何？它們與僅使用一個光源的陰影有何不同？
額外練習：嘗試從不同的角度將手電筒對準物體。角度如何改變陰影的外觀？
觀察和結果
你是否能夠改變物體陰影的大小？在你能夠改變陰影的大小之前，你需要先生成它。當你將物體放置在手電筒旁邊而不是直接放置在其光路中時，你可能沒有看到陰影。這是因為光沿直線傳播，並且由於物體沒有位於直接光路中，因此它無法阻擋來自光源的光線。但是，一旦你將物體直接放置在路徑中，你應該會在牆上看到一個與物體形狀相同的陰影。這次不透明物體能夠阻擋來自光源的光線，從而在牆上形成黑暗的陰影。
當你將物體移離光源時，你應該觀察到陰影的大小減小，而當你將其移近時，陰影的大小會增加。當你的物體更近時，你會阻擋來自光源的更大一部分光線，從而增加陰影的大小。現在你知道如何讓幽靈般的萬聖節陰影變大和縮小了！
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