无影灯原理(科普实验之“无影灯”)

在外科手术室中,手术台的上方有一个或几个大型的照明灯,称为无影灯,在进行手术时用于照明。无影灯通常是由多个灯头组成的,而且面积很大,那为什么要将它设计成这样的呢?
01
本影与半影
1)、影子
影子是一种光学现象,是由于物体遮住了光线而产生的。光线在沿直线传播时,不能穿过不透明的物体而形成了投影,就是我们常说的影子。
2)、本影与半影
影子分本影和半影两种。不透明体遮住光源时,如果光源是较大的发光体,所产生的影子就有两部分,完全暗的部分叫本影,半明半暗的部分叫半影。把一个不透明的物体放置在灯光下,仔细观察它的影子。你会发现物体的影子并不规则:影子中间的部分特别黑,四周的影子则稍浅。特别黑的那部分影子叫本影,四周灰暗的那部分影子叫半影。

02
无影灯的“消影”原理
我们先来举例说明:将一个纸杯放在桌面上,用两个光源照向纸杯,就会形成两个相叠而不重合的影子。两影相叠部分完全没有光线射到,是全黑的,这就是本影;本影旁边只有一个光源可照到的地方,就是半明半暗的半影。如果用三个甚至更多光源照射,本影部分就会逐渐缩小,半影部分会出现很多层次。如果我们在纸杯周围放置一圈光源,此时本影完全消失,半影也淡得看不见了,这就是无影灯的“消影”原理。科学家就是根据上述原理制成了手术用的无影灯。
无影灯将发光强度很大的灯在灯盘上排列成圆形,合成一个大面积的光源。这样,就能从不同角度把光线照射到手术台上,既保证手术视野有足够的亮度,同时又不产生明显的本影,所以取名无影灯。
03
制作无影灯
在一个圆形小盒的周围,并联8-12个高亮LED,接通电源后,在木板上放置一物品,如橡皮或削笔刀等,高亮LED发出的光源将本影冲淡,所以看上去几乎就没有影子了。

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编辑:科普乐
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