我们可以思考一下,在上面恶作剧中,如果把蜡烛放到原来距离的2倍处,它的亮度会减弱多少呢?
倍?这个答案是错误的。那么,在原来距离的2倍处放2根蜡烛呢?亮度跟原来一样吗?也是不一样的!
要想跟原来一根蜡烛的亮度相同,需要在2倍远的地方放蜡烛:
2×2=4(根)
如果是3倍远的地方,就需要放蜡烛:
3×3=9(根)
以此类推,如果把蜡烛放在原来距离的2倍处,它的亮度会减弱到原来的 ,放在3倍处会减弱为 ,放在4倍处会减弱为 ,放在5倍处会减弱为 ,也就是 ……这是亮度与距离的关系。其实,响度与距离也满足这样的关系,也就是说,当声源为原来距离的6倍远时,亮度会减弱为原来的 ,而不是 。
明白了这一原理后,我们就可以来比较下面的两盏灯,或者其他两种光源的亮度。你想知道你的台灯比蜡烛亮多少倍吗?换种方式问就是:需要点多少根蜡烛才能达到你的台灯的亮度呢?
图28 不同光源投射的影子
把台灯和一根点燃的蜡烛同时放在桌子的一头,在桌子的另一头垂直放一张白纸,你可以找一本书夹住它。在纸片和两个光源之间的某个位置垂直放一根铅笔。这时,你会在白纸上看到两个阴影:一个是台灯照出来的,一个是蜡烛照出来的,如图28所示。你会看到,两个影子的深浅程度不同,这是因为光源不同——一个是明亮的台灯,一个是昏暗的蜡烛。
这时,我们把蜡烛往前慢慢移动,直到两个阴影的深浅程度相同为止。也就是说,这时的台灯和蜡烛的亮度是相同的。但是,台灯与纸片的距离要比蜡烛与纸片的距离远得多。我们可以测量一下它们的距离分别是多少,这样我们很容易就能算出它们的亮度差多少倍了。比如,台灯与纸片的距离是蜡烛与纸片距离的3倍,那么,台灯的亮度就是蜡烛的3×3倍,也就是9倍。这是为什么呢?在前面我们已经提到过亮度与距离的关系,因此我们很容易就可以得出这样的结论。
除了刚才的方法外,我们还可以利用纸上的油点来比较两个光源的亮度。把光源放在油点的正面,会看到油点是亮的,而如果从背面照,油点是暗的。利用这一点,我们可以把两个需要比较的光源放到油点的两侧,移动它们与油点的距离,使油点从正反两面看亮度都是一样的。然后,分别测量两个光源到油点的距离,根据前面提到的方法就可以比较二者的亮度了。
需要注意的是,要想同时观察油点两侧的亮度,最好把带油点的纸放到镜子的旁边,这样,我们就可以从一侧来观察油点的亮度,通过镜子看另一侧的情况。具体镜子要怎么放,我想就不用教了吧。