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    中国传统科技文化与STEM教育——透光鉴

    2023-08-22 11:02 [来源:华声在线] [作者:李湘黔] [责编:彭伍妹]

      STEM知识素养

      一、人文知识

      青铜镜是我国古代的照面用具,早在4000千年前的新石器晚期马厂类型文化遗存中就有了铜镜。在古铜镜中,有种透光鉴令人叹为观止。透光鉴又名透光镜,当太阳光照在镜面时,会在墙壁上出现与镜子背面图案相似的花纹,如同阳光从镜中穿透一样。沈括的《梦溪笔谈·器用》记载:“世有透光鉴,鉴背有铭文,凡二十字,字极古,莫能读。以鉴承日光,则背文及二十字,皆透在屋壁上,了了分明。”

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      至今我国已出土古代青铜镜中,能透光的青铜镜非常稀少。除个别能“透光”的唐镜外,其余是西汉铜镜,说明当时制造透光镜是相当成熟的工艺,但制造透光镜的绝技在唐代以后就已失传。

      千百年来无数学者为揭开铜镜透光的奥秘,进行了大量探索和研究。1975年,上海博物馆会同上海市科委、复旦大学、上海交通大学、上海仪表铸锻厂等一些科研单位和企业进行了联合攻关,彻底破解了透光镜透光秘密。

      二、科学知识

      这种铜镜在铸造过程中,镜背面的图案花纹凹凸处由于厚薄不一致,经凝固收缩产生铸造应力,铸造后经研磨又产生压应力,从而形成物理性质上的弹性形变。当研磨到一定程度时,这种弹性形变叠加发生作用,使镜面和镜背图案花纹之间产生相应的曲率。这曲率仅几微米,肉眼根本没有办法察觉。曲率的差异与纹饰相对应,光线照射到镜面时,曲率小的地方反射光较为集中,投影较亮;曲率大的地方反射光较为分散,投影较暗。光的反射放大了微观的形变,这样较亮的花纹纹样就显现出来。

      STEM活动实践

      一、创意实践

      动手制作一个万花筒

      材料:

      保鲜膜的纸芯筒1个(长约20 cm,直径约4 cm);条形镜片3块(长约为19 cm,宽约为3 cm);圆形毛玻璃片、普通玻璃片各一块(直径约3 cm,直径略小于纸筒直径);圆形彩纸1张(半径与圆形玻璃片相等);少许彩色纸屑(可以混入少量彩色的小石头);胶水和透明胶等。

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      创意参考步骤:

      1. 将3块镜片组合三棱镜,镜面朝里,用透明胶固定。

      2. 将三棱镜推入纸筒,两端各留适量空间,一端先封装毛玻璃片。

      3. 将少许彩色纸屑放入镜条筒内,把玻璃圆片嵌入纸筒另一端,用胶水和透明胶封牢。

      4. 用彩纸包裹纸筒的表面,万花筒制作完成。

      5. 对着不同的光源,可以看到不同效果的美!

      二、创意改良

      把图片或者照片的图案放到万花筒里面,看看有什么不同,尝试利用不同的照片制造出新的效果。

      三、创意挑战

      我们刚才制作的万花筒,一般具有三个对称轴,有没有什么办法能让对称轴更多?

      (作者/李湘黔)

    责编:彭伍妹

    一审:夏博

    二审:余画

    三审:文杰

    来源:华声在线

    会员单位
    湖南师范大学 中南大学 湖南大学 湖南工业大学 湖南交通职业技术学院 湖南师大附中 长沙经贸职业中专学校 长沙市北大新世纪恒定中学 长沙高新技术工程学校