无穷远到底有多远？一招带你「窥视无穷」| 正经玩

原创：中科院物理所

曾经有个富豪

弥留之际将三个孩子召集过来

说谁能在三天内找到最长的东西

谁将继承自己的遗产

大儿子仔细思考后

觉得这是个文字游戏

便拿了一根火腿

因为火腿长（肠）

二儿子比较老实

他翻山遍野

找到了最长的竹子

三儿子物理学的很好

他用所学的知识造了个装置

最终赢得了比拼

这个故事告诉我们

实验器材

所标杯、美工刀、剪刀、电池、灯带、导线、木板、半透半反膜、亚克力板、热熔胶枪

实验过程

首先将亚克力板两面的纸撕开

裁出合适大小的半透半反膜

并贴在亚克力板的两面

需要两块这样的亚克力板

根据亚克力板四边的长度

裁出四块矩形木板

然后用热熔机枪

将四块木板垂直粘在

亚克力板的四周

然后将灯带围绕地粘在

四块木板的内侧

在导线所在的角落

用剪刀开个小口

方便导线穿过

最后将另一块

粘有有半透半反膜的亚克力板

盖住反面封口

用电池给灯带供电后

就可以窥视无穷啦~

原理解说

这次的实验装置有个好听的名字叫“窥视无穷”，它是由两块两面贴着半透半反膜的亚克力板相对摆放组成。半透半反膜能够让其表面的入射光一部分穿过，一部分反射。这样一来，如图所示，LED灯发出的光会在两个亚克力板之间来回地反射以及透射，而透射光进入我们眼中，也就形成了我们所看到的虚像。

而虚像的个数与两块板的夹角有关，当两块亚克力板平行时，像的个数最大。理论上，两块完全反射的镜子面对面摆放可以成无数个像，这就是所谓的“无穷”。但是，由于半透半反膜会让一部分光透射出整个装置，所以，随着像的重数增加，像的亮度会越来越弱，直到最后没法被肉眼看到。

有一种改进的办法，就是将其中一块亚克力板换成一面镜子，效果会好很多。由于小编手头暂时没找到合适的镜子，所以就用模拟结果代替了（毕竟在模拟里，你想要啥就能整啥）。由于是简单的光学成像模拟，所以小编使用了Blender进行建模，然后用其自带的渲染引擎进行渲染模拟。可以看到，模拟的结果与实验的结果相比，像的亮度衰减要稍好一些。但是，还是没能成更多的像。（小编觉得，这一方面与渲染算法中的递归深度不够有关，另一方面与小编设置的物体材质还稍欠合理有关）

模拟结果

看到实验装置中无穷无尽的LED灯，小编突然想起了自己一位朋友，他姓漩。现在想来，他的绝技与我们的实验装置或许有着某种联系。