关于光与影临时展览的介绍和分析
雷国静
（中国科学技术馆，中国 北京 100012）
【摘要】我们每个时刻都处在光与影相随相行的美妙景象中。光与影的奇妙以及光的折射反射等等特性犹如艺术效果般给我们带来了视觉上的享受和心灵上的震撼。本文介绍了法国拉维莱特科学与工业城关于光与影临时展览的内容，并且分析了展览的特点。此展示不仅告诉了我们基本科学知识，而且影响和改变我们去关心和探索身边光与影的奇妙。基于此展览，本文提出了关于光与影其他更多的展览构思和设想。
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关键词 光与影；奇妙；艺术效果；展览构思
太阳照射在地球上，地球上的物体就会有影子。无论白天在阳光下，还是晚上在月光或灯光下，我们都可以看到树影、人影、车影等等各种物体的影子。其实我们每个时刻都处在光与影相随相行的美妙景象中。有关光与影的知识不仅是学生科学课程中的重要内容之一，同时也成为我们开展科普展览、科普教育等等工作时所热衷选择的题材之一。
在法国拉维莱特科学与工业城的一层有一个光与影的临时展览，该展览主要面向5~12岁的儿童开放。此展览的展出时间为一年半（2007年6月至2008年年底）。整个展览以阿奇博尔德的家为背景，让观众体验光与影的神奇和美妙。通过展览我们会发现阿奇博尔德是一个聪明但是有点疯狂的科学家，他把自己的家变成了一个光影实验室。在这里我们完全融入在光与影的世界里，每走一步都似乎在与光和影进行无声而有趣地沟通和交流。
1光与影主题展览内容归纳
1）展览入口处是家中门厅的布局，四周均是白色。随着门厅往里走，我们看到悬挂在衣架上的一件真实的工作服。地板上黑色的区域则显示的是这件工作服和衣架的影子。我们就从这里进入到了光与影的探索之门。
2）顺着往里走进入大会客厅，站在客厅中央，你会很奇怪地发现，在地面上同时存在着我们自己的三个不同角度的影子。当我们在客厅中央来回穿梭移动时，地面上的三个影子也随着我们身体的移动而发生着变化。这种好奇必然会激发你去思考这其中的奥秘，如果我抬头观察就会发现在墙面上设有三个不同角度的光源照射到我们身上。我们知道光源是形成影子的第一要素，光源的含义广泛它包括火把、蜡烛、电灯、恒星等等可以发出光的物体，而这里的光源指的是悬挂在墙壁上的白炽灯。不透明的物体是形成影子的第二要素，此时参与的观众就是不透明的物体，而地面或者墙面等等不同的背景是作为影子形成的第三要素。当这三个要素同时存在时，光线在同种均匀介质中沿直线传播，光源发出的光照射在不透明的物体上时，光线被物体挡住了，在物体的后面就形成一个暗的阴影区域，这个阴影区域就叫做物体的本影，也就是我们通常说的影子。
3）走过一个长廊，光源的位置即光源照射的高度是固定的，但是光源旋转通过不同角度照射在我们不停移动的身体上，我们会发现我们留在墙上的影子也在不断变化。而当我们站立在某个位置上固定不动，光源通过不同角度照射变化时，我们的影子也在不断变化。这样的参与仿佛是我们在与影子进行游戏。这仍然是在充分揭示着光源、物体和影子之间的奇妙关系。当物体与光源两者均移动，或者其中之一移动而背景不变时产生的影子一个代替一个，不断发生着永恒地变化。
4）当我们对影子知识有一些初步认识和了解的时候，就可以开始进入实验室动手做一些实验了。虽然名称是实验室，但其实是一个开放的空间，只要观众有兴趣都可以动手参与其中。我们可以把铁丝围一个人形，拿一个灯对着这个人形的铁丝进行照射，观察墙上影子的变化。我们会发现当光源距离物体越近时,影子就会越大。当光源距离物体很远时,影子就会越小。我们也可以拿形状相同但大小不同的两个杯子，此时大杯子在光的照射下形成了影子,而小物体的轮廓由于比大物体轮廓小,没有受到光的照射,这样小杯子就藏到大杯子的影子里面，这里再一次深刻地揭示了物体、光、影三者之间的联系。
5）在厨房里我们会发现有一个有趣的小模型。这个小模型犹如一个农家田园的微缩场景，模型中有高低不同的房子、房顶有长方形、锥形等等不同的形状、还有各种树木以及层次分明、高低起伏的梯田等等。模型上方的光源照射的位置和角度固定不变，一架小飞机悬吊在点光源和模型之间，此时我们会观察到空中的小飞机在不同背景上（即房子、树木、田地等凹凸不平的表面）形成的影子的形状形态各异。这告诉我们在光源和物体的位置都相对固定的情况下，背景不同形成影子的形状也不同。
6）最后到达花园，我们既可以在树丛边的小屋听故事，也可以倾听树上的猫头鹰讲故事，再次回顾我们在此次展览中学习到的光与影的知识。出口附近是一个自动机械控制的马戏团木偶表演项目，这几乎把整个光与影的展览推向了高潮。在这里我们可以看到各种动物的集合，他们穿着色彩鲜亮十分漂亮的服装，各个小巧精致。在机械地自动有序地控制中，伴随着欢快的锣鼓声，中心场地表演的木偶们在空中上下翻腾，而坐在看台上的木偶们配合着台上的表演也跃跃欲试鼓掌叫好。表演场地四周均布设有不同角度的光源，此时我们无论在墙面上还是在地面上都可以观察到这些可爱动物木偶的影子。这里简直就是光与影交错辉映的娱乐世界。如此轻松快乐的氛围不仅使孩子们沉浸在其中，连家长们都会停留驻足思考其中的奥秘。
2基于对此展览内容的分析，总结了以下几个特点
2.1以家为背景，所有场景的营造非常贴切
家是我们每个人都熟悉的环境。展览以家为背景，给参观者一种亲切的感觉。从门厅、会客厅、长廊、厨房、后花园到出口整个展览参观流畅，不需要特殊的引导，参观路线非常清晰和明了。在这个展示空间里，光影就是一个主题和核心，与它相关的知识都自然地与不同场景的布局融合在一起，充分利用展示空间与展示内容进行结合。
2.2主题鲜明，科学概念得到了清晰阐释
整个展览始终围绕光在均匀介质中沿着直线进行传播形成影子的特征进行全面解析。主题式的展开方式使人们对事物的认识更加全面和系统。该展览将生活当中相关的光与影的知识进行展示，参观者始终围绕光与影展开联想和进行参观。这里不仅揭示了形成光与影的三个必要条件，即首先要有光源，然后要有不透明的遮光物体，还要有一个能显示出影子的背景环境。而且告诉了观众当形成影子的三个条件即光源、物体及背景三者其中一个或者两个条件发生变化时,会产生截然不同的光影效果。
2.3展览内容层次递进，井然有序
先是通过门厅的衣架和影子进入视线，带观众进入一个光与影的世界，使观众对光与影有一个模糊而宏观的感觉。接着与影子做游戏，使观众对光与影之间的奥秘的探索兴趣全然调动起来；随后可以通过自己的亲自参与做相关小实验，揭示隐藏在光与影现象背后的答案和奥秘，从而使得观众建立了对光与影的知识体系；最后在花园里回顾整个参观过程，加深了对此次展览内容的更深认识。整个参观过程引导着观众认识事物从宏观了解、逐渐清晰到具体分析、再到回顾总结的过程。
2.4展览内容科学性与趣味性并存
科学性是科技馆展览内容的根本属性，也是科技馆展览内容具有生命力的地方。在这个光与影的临时展览内容中，有很多有关光和影相关的科学知识包含在其中。而趣味性使得观众通过与影子做游戏等方式参与展品的过程，感受着一次愉快的科学之旅。两者的有效结合增强了展览的展示效果，激发了观众去思考游戏背后的科学知识，使得动手参与和动脑思考充分结合起来。
2.5临时展览同样注重互动性
芬兰科学中心的航海展区也是一个临时展览，展览展出时间是从2007年9月到2009年11月。它分为船、港口、导航和航海家的生活四个部分，其中有很多互动的项目让观众体验和感受航海家的生活是很吸引人的。与光和影的展览进行对比和分析，我们会发现他们之间有一些相似性，即展厅内均设立有一个相对固定的区域进行临时展览的展示。虽然临时展览的时间维持在一年到两年内相对较短，与常设展览的长期性无法相比，但是展览设计人员在设计内容时,同样注重通过互动性的展览激发观众对科学的兴趣和热爱。
2.6科学与艺术的美妙结合
光和影本身就是一种特殊性质的艺术，当阳光透过树梢，地面洒下一片光斑，疏疏密密随风变幻，这种艺术魅力是难以用语言表达的。又如月光下的粉墙竹影和风雨中摇曳着的吊灯的影子，却又是一番滋味。自然界的光影由太阳月光来安排，而室内的光影艺术就要靠设计者来打造和创造。在整个主题展厅内,设计者以生动的光影效果丰富室内的空间，恰如其分地突出了光和影的展示主题。
3对该临时展览的思考
人类对光的本性的认识经历了漫长而曲折的过程。光与影的奇妙以及光的折射反射等等特性犹如艺术效果般给我们带来了视觉上的享受和心灵上的震撼。关于人类对光的探索足迹可以用一个足够大的展厅去叙说，但是这里抓住了一个核心主题即光在均匀介质中沿着直线传播形成影子,且采用幽默诙谐的方式来告诉观众光影的世界是多么奇妙。
笔者认为此展示内容是一个非常精彩而精致的临时展览。虽然展览面积仅为两百平方米左右，但是参观之后会让人记忆犹新而且回味无穷，这个展览不仅告诉了我们基本科学知识，而且从不同程度影响和改变我们去关心和探索身边光与影的奇妙，甚至在改变着我们的思考方式。这一点正是科普展览的魅力所在。除这里的展览内容以外，运用光在均匀介质中沿着直线传播形成影子的这一原理可以解释生活中的一些现象：
1）为什么月亮会有阴晴圆缺的变化？
月亮本身不发光，只是把照射在它上面的太阳光的一部分反射出来，这样对于地球上的观测者来说，随着太阳、月亮、地球相对位置的变化，在不同日期里月亮呈现出不同的形状，这就是月相的周期变化。虽然月亮被太阳照射时，总有半个球面是亮的，但由于月亮在不停地绕地球公转，时时改变着自己的位置，所以它正对着地球的半个球面与被太阳照亮的半个球面有时完全重合，有时完全不重合，有时一小部分重合，有时一大部分重合，这样月亮就表现出了阴晴圆缺的变化。
2）什么是日食和月食?
我们知道日食、月食也是光在天体中沿直线传播的典型例证。日食是月球绕地球转到太阳和地球中间时，如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线，月球挡住了射到地球上去的太阳光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。而月食也是一种特殊的天文现象，指当月球运行至地球的阴影部分时，在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮闭，就看到月球缺了一块。也就是说，此时的太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线，因此从太阳照射到月球的光线，会被地球所掩盖。
同时还有很多基于光在均匀介质中沿着直线传播形成影子的这一原理在生活中的应用实例:
1）日晷
我们知道物体在太阳光下的影子是随着时间而变化的，上午时物体的影子很长，并且影子在物体的西侧，且逐渐向南移动。随着时间的推移影子逐渐缩短，中午十分最短，此时太阳位于天空正中。下午以后影子又变长了，逐渐指向东方。影子随着太阳在天空的位置（实际是地球相对与太阳的位置）改变方向和长度。根据以上光与影之间的关系，我们的祖先发明了日晷，它是利用太阳的影子来测定时间的一种仪器。我国古代的日晷，常用一个石制的圆盘做钟面，圆盘中心有一个铁针。日晷倾斜地安置在石座上，钟面分成12个时辰，人们看到指针在钟面上的投影，就知道是什么时间了。
2）医学应用
A无影灯：把高发光强度的光源在很大的灯盘上圆形地排列起来，灯光从不同的角度照射下来，下面就能产生无影的效果，医生动起手术来，就可操作自如了。B、X光射线的应用，骨折或者长了瘤子，就要用X光进行诊断，实际上是利用X射线的强穿透性，使骨骼在底片上留下一个影子。通过这样的方法我们可以了解人体器官的状况。X光射线还可以用在安全检查方面，我们不用打开箱子，只要箱子在X光射线下进行扫描，里面的物品在电脑中就会一目了然。
3）文化艺术与影子的不解之缘
幻灯、电影、皮影戏以及摄影等都离不开光沿着直线传播形成影子的原理。
皮影戏是我国一种民间艺术形式，其实质是利用了光线直线传播遇到障碍形成影子这一特性而制成的。汉朝初年，有一个叫齐少翁的人，用纸剪的人和物在白幕后面表演，并用灯光照射，人和物的影像就映在白幕上，幕外的人就可以看到影像的表演，这和现在的电影的原理很相似，电影的构成是光源、影片和银幕三个基本部分。而我们古代皮影戏的光源、纸人（或木人、皮人）和帐幕正相当于这三个基本部分，可以说我们古代的影戏是电影的始祖。
摄影、绘画等等艺术形式将生活中光与影融合的自然美提取出来并且记录下来。同样一副画面，从黎明到黄昏，在不同的时间呈现给我们的是不同的光与影的奇妙景象，通过一张张张贴在墙壁上的照片或者图片的述说，我们不断回忆和体会，会发现大自然竟然具有如此神奇的创造力。
4）如果将光和影在我们国内作为一个展览主题,我们还可以在其中适当增加一些中国传统的文化元素，例如与光和影相关的诗句有：“举杯邀明月，对影成三人”、“床前明月光，疑是地上霜”等等。与光与影相关的成语有形影不离、如影随形、刀光剑影等等。有这些元素的点缀和烘托,也许会达到意向不到的展览效果。
总之，我们可以把光与影的基础知识以及光与影在生活中的应用等等融合在一起综合进行展示，以期望通过这种主题式的展览建立观众的综合思维和归纳能力。让观众深刻理解原来大自然中有很多事物存在着如此奇妙和神秘的共性。当我们一个一个进行揭示的时候，所有的疑惑和悬念都悄无声息地解开并被沉淀下来，而且它将成为我们脑海中永恒的知识和记忆。
［责任编辑：邓丽丽］