CPS格物致美摄影大赛优秀作品展播(五)

CPS格物致美摄影大赛

为庆祝中国物理学会成立九十周年，中国物理学会特别举办了“格物致美”摄影大赛。本次摄影大赛历时4个月，经过选手自愿报名和初筛，共入围254幅作品。经过大众投票，专家评审，最终选出40件优秀作品，“惊鸿一瞥”栏目和“眼见不一定为实”栏目各20件。这40件作品将分批在中国物理学会公众号上展示，以飨读者。所有优秀作品也将在今年的秋季会议上，参加中国物理学会九十周年庆的展览。

以下是本次展示的4幅优秀作品。

惊鸿一瞥

作者：王艺璇

作品名称：水珠之美

作品描述：作品利用了凸透镜成像的原理。

在玻璃板上撒上水珠，使玻璃板上能够有凸球状的独立水珠呈现。将玻璃板架到屏幕的上方。将屏幕事先调整好，显示字母“G”的图片。在全黑的环境下进行拍摄。

根据凸透镜的成像原理，当物距大于两倍的焦距时，可以在透镜的另一侧观察到倒立缩小的实像；物体在两倍焦距处可以观察到倒立等大的实像；物体在一倍焦距与两倍焦距之间是倒立放大的实像；物体焦点处则观察不到像；物体在一倍焦距以内可以观察到正立放大的虚像，也即放大镜的成像原理。

玻璃板上的水珠可以看做是一个凸透镜，根据拍摄的结果，显然，字母“G”位于水珠透镜的两倍焦距以外，呈现倒立缩小的实像。同时，由于光的直线传播原理，摄像机镜头也并不能处在所有水滴的光轴所在直线上，因此并不能观察到所有水滴里字母“G”的完整的像，只有玻璃板中心处水滴成像更清晰完整。

这一现象曾在多种场合中进行过演示，如天宫课堂中，航天员将一滴巨大的水珠挤到空气中，由于空间站的失重环境，水滴呈现一个正球形，是一个良好的凸透镜；可以透过透镜观察到航天员倒立缩小的实像。

专家评语：作品利用凸透镜，全黑的环境下进行水滴拍摄，并在“G”的映衬下，将物理与摄影进行有机结合，营造出很强的艺术感染力。

水滴的秘密1

水滴的秘密2

水滴的秘密3

作者：石浩

作品名称：水滴的秘密

作品描述：组图分别展示了凸透镜、表面张力和碰撞。

凸透镜：物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越大，像距越大，虚像越大。在焦点上时不会成像。在2倍焦距上时会成等大倒立的实像。

在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像，能用光屏承接；反之，则称为虚像，只能由眼睛感觉。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”，当然是相对于原物体而言。

表面张力：水等液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”。清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴，都是在表面张力的作用下形成的。此外，水黾之所以能站在水面上，也是由于表面张力的作用。

液体具有内聚性和吸附性，这两者都是分子引力的表现形式。内聚性使液体能抵抗拉伸引力，而吸附性则使液体可以黏附在其他物体上面 。在液体和气体的分界处，即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处，由于分子之间的吸引力，产生了极其微小的拉力。假想在表面处存在一个薄膜层，它承受着此表面的拉伸力，液体的这一拉力称为表面张力。

碰撞：“碰撞”在物理学中表现为两粒子或物体间极短的相互作用。碰撞前后参与物发生速度，动量或能量改变。由能量转移的方式区分为弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞是碰撞前后整个系统的动能不变的碰撞。弹性碰撞的必要条件是动能没有转成其他形式的能量（热能、转动能量），例如原子的碰撞。非弹性碰撞是碰撞后整个系统的部分动能转换成至少其中一碰撞物的内能，使整个系统的动能无法守恒。

（引自百度百科）

挂珠的照片是在羽毛上拍摄，羽毛具备疏水性，水珠容易成型。水滴碰撞的照片是利用相机的高速连拍和闪光灯辅助打光拍摄的。均是使用微距镜头拍摄，利于体现细节。

专家评语：三张都不错，建议水滴的秘密1稍稍做裁剪，凸显水滴中的花的美丽及色彩；水滴的秘密2——表面张力很有质感，构图也不错，是三张中最好的一张。建议做成黑白，去掉底部的色彩，并做适当的剪裁。水滴的秘密3抓拍的瞬间还是很不错的，但清晰度略微差一点。

眼见不一定为实

作者：施婷婷

作品名称：清水出彩虹

作品描述：把一束水平的白光激光聚焦入射到水里，就会看到一圈又一圈的各种颜色相间的光环，仿佛仙人的霓裳羽衣，光彩夺目。

这种多级的彩色环就是相干彩虹，它涉及光学、热学、力学和声学等多种物理效应。

产生相干彩虹的机制如下。激光加热改变了水里的温度分布，也就改变了各处的折射率，在局部形成了一个非球面的凹透镜，使得激光以很大范围的角度出射。在某个特定的出射角度，可以有两个不同的子光束，当它们的光程差是半波长的偶数（奇数）倍，就会发生相长（相消）干涉，形成亮环（暗环）。不同颜色的光有不同的干涉条件，每种颜色的光还可以发生多级干涉，这样就形成了相干彩虹。

相干彩虹不是完美的圆形，而是上下不对称的卵圆形，这是因为局部受热的液体不稳定，在重力和浮力的竞争下发生对流，上下两部分的温度分布不对称。光束中心的加热程度最大，那里产生了许多微小的气泡（用麦克风可以听到气泡破裂发出的声音），形成局部的“黑障”，对应于相干彩虹里的暗区——仔细的观察表明，在暗区的中心附近，还有一个“泊松亮斑”。

相干彩虹的产生机制是非常普适的，在很多液体中都可以观察到这种现象。

专家评语：激光投射下的多种物理现象，化作貌似的五彩眸子，十分迷人。

作者：张家豪

作品名称：未知的紫色条纹

作品描述：在拍摄未完全预热的钠灯时，画面左边沿中下侧出现由一定数量紫色点组成的竖直紫色条纹，在中上部分布较均匀使其更接近均匀条纹，在左侧条纹的上部或下部重叠加深，颜色更接近蓝紫色。条纹中下部由挡光塑料片的边沿截断，截断部分与边沿的形状与走向符合，靠近中间的条纹在下部为较均匀的紫色，接近钠灯的部分逐渐变为红色、绿色和黄色，画面中部及以上的条纹消失。与之可能有关的是紫边效应，数码相机的紫边是指数码相机在拍摄过程中由于被摄物体反差较大，在高光与低光部位交界处出现色斑的现象即为数码相机的紫色（或其它颜色）。通常来说，紫边出现的原因与相机镜头的色散、CCD成像面积过小（成像单元密度大）、相机内部的信号处理算法等有关。从光学角度上分析，当不同颜色的光以不同速率在介质中传播时，它们的折射率由波长决定，这就是色散现象。我们平时在相片常见的紫边与绿边的现象，它们的出现与色差有关。相机的镜头由许多镜片构成。这些镜片不可能使不同折射率的光都以相同的角度进行折射，绿色光正好聚焦在相机感光器件（CCD）上而红光与蓝光则没有，红光与散焦之后的蓝光在绿光焦点外围结合之后就成了洋红色，也就是我们所说的紫边。但紫边现象只是出现在物体边缘浅及细的紫色条纹，与该现象有较大出入。且在重复拍摄时，未复现该条纹。图像在光学实验室拍摄。

专家评语：未完全预热下钠灯的拍摄，通过光学手段定格色散现象，很有创意。

CPS格物致美摄影大赛优秀作品展播(一)

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