神奇的影子

课本中的科学

本期“科学主角”：

人教版《语文》一年级上册《影子》

课文再现

影子在前，影子在后，影子常常跟着我，就像一条小黑狗。

影子在左，影子在右，影子常常陪着我，它是我的好朋友。

影子的方向

我们为什么会有影子呢？光在同种均匀介质（如空气）中沿直线传播，由于我们的身体是不透明的，一旦挡住光线，就会在身体的背光面形成较暗的区域，这就是影子。

为什么影子有时在前，有时在后，有时在左，有时在右呢？以太阳照射下的影子为例，在北京，太阳早晨从东方地平线升起，正午前后在天空的南方达到最高点，傍晚从西方地平线落下。与之相对应的是，我们的影子上午朝向偏西方向，正午朝向正北方向，下午朝向偏东方向。所以，随着太阳方位的不同，我们的影子朝向也在不断变化。

你知道吗？每年夏至日，在海南三亚的正午时分，还会出现太阳在北方的现象。这是因为太阳直射点在 23.5^∘N ，而海南三亚约在 18^∘N ，位于太阳直射点以南。所以，在夏至日中午12点左右，三亚的市民会发现自己的影子朝向正南方向。

随着太阳的升起和落下，影子的长短也会发生变化。当太阳离地面高度较小时（如太阳升起和落下时），影子会变长；当太阳离地面的高度较大时（如中午12点），影子会变短。另外，在太阳升起之前和落山之后，我们看不到自己的影子。当然，如果你身边有人造光源（如手电筒、电灯等），就又可以看到自己的影子了。你还可以做个实验，在黑暗的屋子里，用手电筒以 45^∘ 角从头顶后上方照射，这时你的影子和你的身高一样长。

除了光源的角度，影子的长短还与什么因素有关呢？

我国古人在长期观察的基础上，创造了圭表、日晷，根据影子的变化推测时间。此外，我国古人还利用影子的原理设计了皮影戏。2011年，中国皮影戏入选联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。在现代生活中，影子的原理被广泛应用。例如，医学中的X光成像利用人体不同组织对射线的吸收差异，形成“影子图像”，帮助医生诊断疾病；建筑设计师通过计算太阳影子的变化，优化建筑物的采光和遮阳效果。

因此，只要我们认真观察生活中的各种现象，打破砂锅问到底，理解现象背后的原理和规律，并利用这些知识去解释新的现象、解决新的问题，我们也能成为小科学家，进行发明和创新。