凹面鏡聚光作用的妙用

　　凹面鏡聚光作用的妙用
　　古希臘敘拉古王國(guó)與羅馬帝國(guó)的交戰(zhàn)中，聰明的阿基米德使用杠桿原理制造的兵器打敗了羅馬馬賽拉斯的進(jìn)攻，而羅馬將領(lǐng)馬賽拉斯作戰(zhàn)一天，損兵折將，正在帳內(nèi)悶坐，這時(shí)進(jìn)來一人獻(xiàn)策說，三天之內(nèi)能使阿基米德束手就擒。他抬頭一看，原來是一員副將。那人說：“將軍，你怎么忘了，我們也有厲害的武器啊，這時(shí)不用，還待何時(shí)?”原來羅馬人常年征戰(zhàn)，攻城掠地，也發(fā)明了一些專門武器。不過他們還不能像阿基米德那樣巧用科學(xué)，以智取勝，而是專靠役使大量的奴隸，以力取勝�，F(xiàn)在這位副將說有厲害的武器，是指專門用來攻城的“攻城塔”，就是立一座十分高大的木塔，下面裝著輪子，攻城時(shí)推至城墻邊，兵士從塔頂用弓箭封鎖對(duì)方的城頭，然后架上云梯強(qiáng)攻。馬賽拉斯經(jīng)部下這么一講，才從沮喪中醒來，連忙召集會(huì)議，研究新的攻城方案。他又特別派人向海軍統(tǒng)帥克勞狄烏斯送信，約定聯(lián)合行動(dòng)，務(wù)求一舉攻下敘拉古。會(huì)議結(jié)束時(shí)，馬賽拉斯特意宣布了一條軍令：“抓住阿基米德者有重賞，但一定要保證他的安全，不得有任何傷害。”

　　第二天，戰(zhàn)場(chǎng)上一片寂靜，雙方相安不動(dòng)，各自秣馬厲兵，期以死戰(zhàn)。第三天早晨，從羅馬軍營(yíng)里出來一座木樓房，緩緩地向敘拉古城靠近。那正是攻城塔，前有數(shù)百人拉著，后面又有許多人推著，漸漸逼近了護(hù)城河。這時(shí)敘拉古城中又飛出了大大小小的石塊，但是，這些石塊碰到攻城塔上裹著的幾層厚厚的牛皮，嘭嘭有聲，卻又軟軟地落地。攻城塔很快接近了城墻，固定好塔腳，塔頂上排好射手，塔下的攻城槌，開始咚咚地?fù)v城墻了。這下敘拉古城內(nèi)一片驚慌。男子差不多都上了城頭，到處是一片嘶喊，刀光劍影。這時(shí)，馬賽拉斯騎著一匹帶鐵甲的馬親自督陣，臉上顯出得意的神情：“啊，阿基米德，你這個(gè)老頭子，看你今天不敗在我的手下?”

　　真是屋漏偏遭連陰雨，船破又遇頂頭風(fēng)。正當(dāng)城北羅馬陸軍架起攻城塔強(qiáng)攻硬上的時(shí)候，城南遠(yuǎn)處的海面上，克勞狄烏斯率領(lǐng)海軍艦船，黑壓壓的一片，乘風(fēng)破浪向城邊壓來。這時(shí)守城的士兵大都上了北城墻，南門上只有幾個(gè)老兵放哨，見此情景就敲起鐘來，并飛快地來向阿基米德告急。阿基米德正在大營(yíng)里與將軍們商量守城之策，接此報(bào)告，向人們吩咐了幾句，便只身來到南城門樓上。他瞇起那雙已經(jīng)掛上白眉毛的慧眼，向海面上凝視了片刻，又抬頭望望天空，只見萬里無云，驕陽噴火，便說道：“事情緊急，現(xiàn)在趕快叫全城所有的婦女帶上自己的梳妝鏡，到南門外集合!”

　　一些士兵飛快進(jìn)城傳令去了，阿基米德守候在海邊。他站在高高的礁石上，凝望著藍(lán)天碧海。他雖然裹著一身鐵甲，但是難免又閃過一縷學(xué)者的情思。多么美麗的地中海啊，水天一色浩浩茫茫，清風(fēng)徐來，鷗鷺點(diǎn)點(diǎn)。這個(gè)知識(shí)之海，和平之海，她那長(zhǎng)長(zhǎng)的海岸從希臘半島到尼羅河口，產(chǎn)生了多少科學(xué)巨人：泰勒斯、畢達(dá)哥拉斯、歐幾里得、亞里士多德；她那深深的碧波，從西西里島到塞浦路斯，融會(huì)了多少東西方的文明：中國(guó)的絲綢，印度的象牙，埃及的紙草，希臘的工藝品�？墒墙裉爝@和平之海上卻燃起了火，飄起了血。他又極目遠(yuǎn)眺，仿佛看到了亞歷山大港外的那座塑有海神波賽依頓大雕像的巨大燈塔，仿佛看見了塔頂那團(tuán)熾燃著的火，火后邊那面特別大的凹面銅鏡。那團(tuán)火正好處在凹面鏡的焦點(diǎn)上，也就是說在鏡面弧半徑的中點(diǎn)上，于是那光射到鏡面上，又都成平行光束集中反射出去，極強(qiáng)極亮。他永遠(yuǎn)也不會(huì)忘記這座劃破黑暗，給遠(yuǎn)航者指路的燈塔，不會(huì)忘記他第一次橫渡地中海去亞里山大里亞求學(xué)，還未見海岸就先見到那團(tuán)智慧之火的情景。他想起了在那里學(xué)習(xí)的時(shí)候，正當(dāng)青春年華，朝氣蓬勃，可是，隨著歲月的流逝，他已經(jīng)是70歲的老人，還肩負(fù)著衛(wèi)國(guó)的重任。他暗暗乞求海神波賽依頓保佑，今天也讓我們用那團(tuán)智慧之火把侵略者埋葬在地中海吧。

　　這時(shí)，羅馬人的艦隊(duì)已漸漸地逼近了敘拉古。克勞狄烏斯站在指揮船上，腰佩長(zhǎng)劍，頭戴鐵盔。為了防備敘拉古城上那木頭架子怪物再伸出魔爪，他命令將每八艘戰(zhàn)艦鎖在一起，連成一個(gè)巨大的海上戰(zhàn)臺(tái)，給士兵們配備了特制的大斧，準(zhǔn)備砍斷木架上伸出的魔手，然后就可以架著云梯登城�？墒钱�(dāng)他們的戰(zhàn)艦接近敘拉古的時(shí)候，卻看到城頭上并沒有那個(gè)怪物架子，也沒有彎弓持槍的守兵，卻看到城門大開著!這時(shí)城里走出三五成群的婦女穿著長(zhǎng)長(zhǎng)的白衣裙，飄飄然地走向海灘，有的爬上礁石，有的靠近水邊，婦女群中還夾著少數(shù)老人、孩子——這是干什么呢?阿基米德這個(gè)怪老頭子，又在玩什么詭計(jì)�？藙诘覟跛共挥X犯了尋思，他忙令水手停槳，手搭冰棚仔細(xì)觀察一番。不錯(cuò)，都是些婦女、老弱。對(duì)，一定是北面攻打得緊，城將失守，他們出城投降來了。想到這里克勞狄烏斯高興起來，他好像看見了婦女們焦愁的面容，聽到了她們乞憐求饒的柔語嬌聲。他哈哈大笑起來。傳令水手們用快速前進(jìn)，好搶頭功。這時(shí)，分散在海邊排成一個(gè)弧形的婦女們，每人從懷里掏出了一面鏡子，如火的陽光照射鏡面，立即反射出一束束強(qiáng)烈的光芒�？藙诘覟跛箍粗�，以為那是一種別致的歡迎儀式，更加欣喜若狂�？墒遣灰粫�(huì)兒，這些光束漸漸集中到船上，對(duì)準(zhǔn)了桅桿，盯在那高大的白帆上。船隨著海浪在起伏顛簸，光束隨船帆上下移動(dòng)，但卻像吸住一樣，總不離開那面布帆。這時(shí)滿船將士才不安起來，莫非阿基米德又想出了什么怪點(diǎn)子。一會(huì)兒有人喊，船帆有點(diǎn)發(fā)黑了，有人又喊，聞到焦糊味了。話還沒話完，那桅桿上的白色篷帆騰地變做一團(tuán)烈火燃燒了起來。接著那浸了油的帆繩、木頭桅桿都劈劈啪啪地著了火，火苗四散，繼而濃煙大火，彌漫了整個(gè)船臺(tái)。那些八只戰(zhàn)艦拼起來的超級(jí)戰(zhàn)臺(tái)，因?yàn)榛ハ噙B鎖著，哪一個(gè)也不能逃脫。水手們心里一慌，槳法錯(cuò)亂，船臺(tái)在波峰浪谷間只是滴溜溜地打轉(zhuǎn)。不一會(huì)兒，其他的船臺(tái)上也起了大火，可憐克勞鍬烏斯辛苦經(jīng)營(yíng)的艦隊(duì)，都化作了焦糊的木板漂散在地中海上，他自己幸得幾只沒有上鎖的戰(zhàn)艦搭救，率領(lǐng)殘軍倉惶駛向那浩渺的煙波里，逃命去了。

　　原來這阿基米德真是靠海神波賽依頓幫的忙。那燈塔是將火光平行反射出去，他現(xiàn)在是利用光線的可逆原理，將那平行的太陽光聚集起來。似火驕陽放射出的無數(shù)光束經(jīng)這群娘子軍手中的鏡子一集中，其熱度不亞于一團(tuán)大火。驕傲而又對(duì)光學(xué)無知的克勞狄烏斯怎么會(huì)知道阿基米德指揮這群婦女將他置于這面大鏡的焦點(diǎn)上呢?虧得他僥幸，不然這火將他烤熟也是毫不費(fèi)力的。這樣說來讀者也許不信，但后人對(duì)此確曾作過驗(yàn)證。1747年，法國(guó)科學(xué)家布韋用360面邊長(zhǎng)15厘米的正方形鏡拼成了一個(gè)大凹面鏡，將陽光聚起來燒著了70米外的木柴堆，燒熔了30米外的鋁和18米外的銀。到20世紀(jì)70年代，在阿基米德的故鄉(xiāng)西西里島的阿拉諾鎮(zhèn)，在這個(gè)當(dāng)年曾經(jīng)用鏡子火燒戰(zhàn)船的地方，歐洲九個(gè)國(guó)家決定聯(lián)合建造一座太陽能電站。工程技術(shù)負(fù)責(zé)人說，這項(xiàng)工程的原理很簡(jiǎn)單，就是當(dāng)年阿基米德指揮婦女們打敗敵艦的原理。