1
趣味物理学
1.10.10 8.10 迷宫和幻宫
8.10 迷宫和幻宫

如果你变成了万花筒里的众多玻璃碎片中的一块,你会有什么稀奇、美妙的感受呢?人们曾做过这样的实验切身体验了一回。1900年,世界博览会在法国巴黎举行,这次博览会就给当时的人们提供了这种体验机会。展览大厅里有一座迷宫,事实上,它就是一个处在原地不动的巨大万花筒。它有六个面,每一面都装有一面极其光洁的平面镜。迷宫内的每一个角都有一个柱子,墙上的檐板和天花板连在一起。走进这个大厅,观众立刻会感到自己已置身于无数个大厅和柱子中间了,有无数个与自己一样的人围挤在四周,仿佛这些大厅、柱子和人正汹涌地从四面八方赶来,要紧紧围住自己一样,它们层层叠叠,密密麻麻一直延伸到自己的视野之外、直到看不清的地方。

如图8-12所示,图上的白色大厅(原本存在的大厅,即迷宫)周围围绕着六个画着横线的大厅,是经过原大厅第一次反射后成的像。画着竖线的12个呢,则是这6个成的像。那最外围画着斜线的呢,则是经第三次反射成的像。每经一次反射,成像的大厅数目就要增加一倍,而最终所看到的成像大厅数目取决于镜面的光滑程度以及两面平行的镜面的精确度。一般说来,经过12次反射后的大厅像,还能被人们辨认出来。计算一下,观众能看到468个大厅呢。

图8-12 经过中央大厅的六面镜墙三次反射后,就会出现36个中央大厅

图8-13 “幻宫”的结构简图

只要稍懂光的反射规律的人,就会明白这种景象形成的原因。这座迷宫大厅里有三对平行的镜面和十二对不平行的镜面,因而物体的像可以被它们多次反射,这应该说是很正常的证明了。

除了这所迷宫处,巴黎博览会还有一处更吸引人的大厅,那就是“幻宫”。这个“幻宫”除了具备“迷宫”的一切外,更重要的是,它还能转动,在眨眼之间变换大厅里的全部景象。它就像一只巨大的能转动的万花筒,里面装着参观的人。

这座“幻宫”里的景象是怎样转动的呢?原来,每面墙都是竖立的镜子做成的,在距镜墙角一定的距离处竖直切割了,如此一来,墙角的柱子就能带着三面被切割的镜面绕轴旋转。如图8-13所示,可由三个墙角镜面变换三种景象。我们假设角1里面画的是热带森林,角2里面画的是阿拉伯式大厅的装饰,角3画的印度庙宇(见图8-14)。

现在,只要扭动一下墙角的开关,原本热带雨林的大厅就会变成阿拉伯大厅或者是印度庙宇了。这一切看起来很神奇,其实它们的原理很简单,只不过利用了光的反射原理而已。 

图8-14 “幻宫”的秘密