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水中月亮为何显得比天上的大

2022-11-14王恒

阅读时代 2022年11期
关键词:虚像平面镜江水

王恒

唐代诗人孟浩然的《宿建德江》,描述了舟泊暮宿江边夜景。其中“野旷天低树,江清月近人”这句诗,不仅借景抒情写出了诗人的愁苦心情,也展现了诗人对大自然现象的细致观察。其实,诗人眼里的这一切,都是由视觉的错觉产生的。

诗人站在船头,放眼向水平方向天地相交的地方望去,近处的树木、远处的天空历历在目。地平线是地面与天空的分隔线,那里的天空却在近处的树木之下,这种现象只有在旷野上才能看见。这与人眼看物体时形成的视角有关。视角是观察物体时,从物体两端(上下或左右)引出的光线在人眼光心处所成的夹角。物体的尺寸越小,距离观察者越远,则视角越小(正常眼能区分物体上的两个点的最小视角约为1分)。近处的树木距离观察者近,视角就大,因此就显得大些,远处的物体离观察者远,视角就小,显得就小些。于是就形成了“野旷天低树”的景象。远处的天空比近处的树林还要低,给人一种压抑的感觉。

把目光收回来,诗人望着倒映在清澈江水中的月影,又有了新的感觉——江清月近人。那么,为什么水中月亮显得比天空中的月亮大呢?

清澈的江水就像一面镜子,而平面镜是可以成像的。平面镜所成的像的大小和物体的大小是相等的,两者对于镜面是对称的。也就是说,物体和它的像,左右位置是倒置的。既然物和像是镜面对称的,而且物和它的像大小又是一样的,那么在清澈的江面上月亮的倒影与江面的距离也应该等于月亮离江面的真实距离——384000千米了。

可是地球上哪有这么深的江?那么,月亮在水中的像看上去怎么会有那么远的距离?原来,平面镜所成的像是一种虚像。确实有光线通过而形成的像叫实像,在照相机底片上成的像就是实像。镜面反射光延长线相交而成的像叫虚像。在虚像的位置并没有光线通过,我们之所以感到那里有一个像,这是眼睛的视觉效應所引起的。这样一来,天空中的月亮和江中的月亮是一样大的。

既然如此,为什么还会有“江清月近人”的视觉呢?这是由于人判断一个物体的大小会与人们注视的物体所处的环境有一定关系。当与周围的景物对比时往往会产生一些错觉。月亮在天空中我们将它与广阔的天穹相对比,这样月亮就显得小了。当月亮倒映在江水中时,月亮的倒影就落到了一个特定的环境中了,江中的船、江岸以及岸上的树木、房屋都成了水中月亮周围的景物,与这些景物相比,月亮就显得大起来了。

于是,在广袤而宁静的宇宙之中,寻求知音的诗人在对比了天空中的月亮和江水中的月影之后,终于发现了清澈江水中的月亮离他更近一些,诗人的眼里就有了“江清月近人”的感觉,从而使他寂寞的愁心得到了一丝安慰。

(源自“科普时报”)责编:马京京

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