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现在开始还不算晚

好多朋友在后台留言让我们复刻其中的小实验?

这不就大家安排上了

实验器材


所标杯、剪刀、镜子、双面胶、白纸、铅笔、橡皮、尺子

(硬纸板、打印机等替换器材)


实验过程




首先,我们来看一个简单的小例子

将一个特殊的纸片翻转并粘贴

我们在外面看到的是正方形

从镜子里面看到的是菱形

尝试换一个角度去观察它

就看到其中的奥妙所在

那么我们怎样去制作这样一个视错觉玩具呢?

我们可以从一张白纸,或者借助电脑的图形工具开始:

首先画出我们想要直接看到的、和想从镜子中看到的截面图形

两个图形需要是由线段组成的多边形,

且要使得两者的宽度相等

然后画一条水平线,将多边形的各个顶点投影至水平线上

然后在每个图形顶点对应的投影处

分别画出两个方向倾斜45°的斜线

延长这些斜线来获得一些交点

注意每个交点都是由在截面图中处在同一水平位置的点,投影处的斜线所交汇而成

做这些交点到水平线的中垂线段,

并且做辅助线延长这些线段到截面中对应的水平高度并标点

然后连接这些标点:

大家可以花几秒钟思考一下这组图形像什么?

对啦,上图的黑线实际上就是我们所需柱体的俯视图,

而下图是柱体的正视图~

之后我们可以借助纸、笔、尺,或者打印机

将我们的俯视图与主视图变成一张展开的轮廓图:

将轮廓图做一个水平对称,然后在旁边预留方便粘贴的部分,

就完成了所需柱体的完整展开图啦

有了这个方法我们就可以创造各种我们想要的视错觉小玩具

而这其中也有更有意思的事可以发现:

比如如果我们设想一个对称性比较高的错觉图案:

在上图中我们想从两侧观测到两个形状一样但是方向相反的三角形

如果我们对调两个三角形被观测的角度,三视图会怎样变化呢?

我们发现二者如此的相似,最终的展开图也是如此:

所以当我们从一个方向观测这组错觉图时,

我们看到了同向向前的两个三角形:

将它旋转90°再观察,便能看到两个同向向后的三角形

是不是很神奇呢~

原理解说




对于处在镜子同一法平面的两个点来说,我们直接观测它们和观测它们在镜子中呈的虚像时,光路图的简化版本如下:

对于连接两点的边缘(橙色线段),我们从两侧看到的像的投影分别为红蓝两条线段。而当我们把这个像投影至同一水平线时,就能看出我们制作步骤的方法来源:

我们只需要确定每个端点的投影位置来确定柱边高度,是因为当两个像都是直边时,端点之间的相对位置是线性变化的,所以作为物的柱边也是在同一平面内的直线。这也是为什们我们在最开始推荐大家用多边形作为想要看到的像。如果想要看到带有曲边的像时,借助编程或者取多点做近似,也是可以实现的。

在以上的分析中我们做了平行光的近似,实际上我们的眼睛离物体与镜子都很近,会产生近大远小的透视效应,会使我们实际看到的图形有一些变形。这种变形可以用增加柱体的厚度来缓解,所以如果大家有硬纸板的话做出的效果应该会更好一些~
上期回顾
No.283 拓扑学解密大法,(看了也不一定能学会?| 正经玩

01.景的实验分享如下:

02.氢氧根集体出动的实验分享如下:

03.朱玉屏的实验分享如下:


04.Winde Li 长风的实验分享如下:


05.武群的实验分享如下:


06.碳纤维的实验分享如下:


07.邓壹夫的实验分享如下:


08.tiān³的实验分享如下:


09.赵凯的实验分享如下:


10.睡觉睡觉命最重要的实验分享如下:

11.李拙锐的实验分享如下:
12.=_=的实验分享如下:
13.啊,狼的实验分享如下:

投票将于12月30日零点截止

票数前三名的粉丝

将获得天津出版传媒集团出版的

《目瞪口呆看地球》

一本

               分享赢得纪念品          

对于 本期实验 的投稿

我们将在 下期 进行投票

我们将为票数最高的 三位 粉丝

送出由重庆出版集团出版的

《认识太空:从大爆炸到行星工程》

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《认识太空:从大爆炸到行星工程》是一部揭秘和探索神秘宇宙的百科全书。从宇宙大爆炸到星系、星云、恒星、行星的诞生与演变,从罕见的凌日奇景到壮观的流星雨等自然现象,本书完整地介绍了各种天体及天文现象的主要特征,并对其背后蕴藏的复杂原理予以简洁说明。同时,本书立足研究前沿,探讨了时空旅行、宇宙开发等主题,例如为了实现时空旅行,科学家正试图创造一种可供人类使用的虫洞;为了缓解人类的资源危机,小行星采矿计划被提上了人类的议事日程。
此外本书还介绍了伽利略、哥白尼、哈勃等天文学家,美国国家航天局、欧洲空间局等国际著名空间研究组织,以及不断升级迭代的望远镜、火箭、人造卫星等天文设备,还原了人类认识和探索太空的辛路历程。
全书由硅谷工程师团队撰写,与最新的研究进展同步,从理论到实践,从过去到未来,配以丰富的科学实拍照片和示意图,为我们开启了一场跨越时空的探索之旅。

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