首页 -> 2004年第8期
聚光的曲线——抛物线
作者：佚 名
（奇 奇）
16世纪的欧洲人认为，炮弹是沿着折线飞行的，甚至连教科书里也这样写。他们为什么会有这种认识呢？估计是这样得到的：从发射炮弹的人看来，炮弹是沿着直线飞出去的；而作为挨炮弹的一方来看，炮弹总是沿着直线从天而降。把二者结合在一起，炮弹就是按着折线飞行的了。
还是意大利著名的科学家伽利略更正了人们的错误认识。伽利略第一次指出，炮弹并不是沿着折线飞行，而是沿着一条曲线飞行的，他给这条曲线起名叫做“抛物线”。
有焦点的曲线
抛物线有一个奇特的性质：
它有一根对称轴，一束和对称轴平行的光线照射到抛物线上，这些光线会全部被聚焦到对称轴的一点上，这个点就被叫做“焦点”。
反过来，如果在抛物线的焦点处放置一个点光源，点光源发出的光经抛物线的反射，就会变成一束平行光发射出去。手电筒里面的反光罩就是利用了抛物线的这个性质做成的。把电珠放到焦点处，这样电珠发出的光经旋转抛物面的反射，就变成一束平行光照射出去。同样的道理，探照灯和许多舞台照明灯也用旋转抛物面制作反光罩，以便加强光线的亮度。
通讯的好帮手
无线电波、微波、红外线和X射线都是电磁波，它们的传播规律和光波基本相同。
一束无线电波或微波，沿着轴线的方向照射到旋转抛物面上时，就会被抛物面聚集到焦点处，使得焦点处的电波强度明显强于周围，这样接收机就可以更好地接收到外来的信号。
反过来，如果在焦点处放一个电磁波发生器，就可以将电磁波沿对称轴平行地发射出去。这样，不但可以使发射出去的电磁波强度增加了、作用距离更远了，也更容易控制了。因此，雷达天线大都做成旋转抛物面形的，也有的天线做成抛物柱面的。抛物线是通讯、国防、科研必不可少的工具。
人们最早观察天体运动用的是光学望远镜。17世纪意大利科学家伽利略制造出放大超过30倍的光学望远镜，他就是用这架光学望远镜观察到了太阳的黑子、月亮上的山、金星的相位、土星的环以及木星的4个卫星。伽利略的发现震动了整个科学界。
随着对宇宙研究的不断深入，天文学家发现，来自宇宙的信息中除了可见光之外，还有许多看不见的电磁波，有无线电波、微波、X射线、γ射线等。由于这些电磁波用光学望远镜是看不到的，而且经过遥远的距离到达我们地球时已经是很微弱，为了把这些微弱的信息收集起来，人们又想起了抛物线的聚焦本领。科学家给天文学家设计了一种新型的望远镜——射电望远镜，他们把射电望远镜的天线做成巨大的抛物面的形状，以便可以最大限度地把来自宇宙的电磁波聚集到它的焦点处。在这种射电望远镜的帮助下，20世纪60年代，科学家们相继发现了类星体、脉冲星、星际有机分子、宇宙的微波背景辐射等。这些发现，把人类对宇宙的研究提高到了一个新的水平。
不花钱的炉子
太阳是一个巨大的能源，它每天都把大量的光和热送到地球上来。地球上万物生长靠太阳。
自古以来，人们就采用各种办法来利用太阳的光和热。随着科学技术的发展，人们正在寻找更直接、更简便、更清洁、更有效的办法来利用太阳能。制作太阳灶就是一个简便的好办法。
有的太阳灶的外形也像一口大锅，它也是旋转抛物面。因为太阳离地球很远，我们可以把到达地面的太阳光看成是平行光。太阳光沿着对称轴的方向照到抛物面上，便被聚集到焦点处，使那里产生很高的温度。比如我国制作的直径为1400毫米的旋转抛物面形的太阳灶，它的焦点处温度可达600℃～700℃，可以用来烧水、做饭。
海市蜃楼的秘密
在我国的青岛和蓬莱，经常会出现这样一种奇怪的自然现象：在海面的远处，水天相接的地方，突然会蒙蒙 出现一座陌生的城市，那里有高大的建筑、整齐的街道，还有来来往往的车辆。人们心里都很清楚，那里是大海，根本就没有陆地，但那些城市是怎么一回事呢？这种自然现象自古就有，古人不了解其中的原因，认为是神仙所致，又由于经常出现在蓬莱，就把它称为“蓬莱仙境”，也有人把它叫做“海市蜃楼”。这种现象有时在沙漠中也会出现。
人们不禁要问：为什么会出现海市蜃楼那样的现象？经过研究，原来是抛物线在那里捣鬼！
我们知道，光通过密度不同的物质时，会发生折射现象。比如把一支筷子插入盛有水的玻璃杯中，你从外面看，筷子好像折成为两截。这就是因为光通过空气和水这两种密度不同的物质时发生了折射。
在海洋和沙漠的特定环境条件下，上层空气和下层空气的密度变化明显，当光在密度不同的空气中前进时，也会不断地发生折射现象。这样，光就不走直线了，而是不断拐弯，实际上是走了一条抛物线。虽然光线拐了弯，但是人们习惯地认为光总是沿着直线前进的，就以为自己真的看到在海面上有一座城市。
你看，科学是不是给了我们一双慧眼？否则的话，我们也会以为是“神仙”下凡了呢。
（选自《探索形状奥秘》）