这里,我们要介绍一种叫作“测远仪”的仪器,它是一种简单却很实用的仪器。如图所示,制作这样一个仪器,只需要在一根火柴的一边涂上毫米的刻度就可以了。当然了,如果想使它看起来更醒目一些,可以把它涂成黑白相间的颜色。
图 火柴测远仪。
图 用火柴测远仪测算远处物体的距离。
需要注意的是,在使用这个仪器的时候,必须事先知道被测物体的大小,只有这样,才可以测量出它与你的距离,如图所示。事实上,在使用其他一些比较高端的测远仪也需要知道物体的大小。下面我们就来讲解一下这个仪器是怎么使用的。比如,远方有一个人,你想测量出他离你到底有多远,那么,就可以用这种火柴测远仪来测量。把测远仪竖直拿在手中,伸直这条手臂,用一只眼睛看向那个人,使火柴顶端正好跟那个人的头顶重合在一起,然后,固定住测远仪,在上面找到那个人的脚对应的点,记下这个地方的刻度。这时候,我们就可以利用这个刻度值来计算他和你之间的距离了。下面的式子就是计算这段距离的公式:
要证明这一等式成立是很容易的,这里我们就不再赘述了。举个例子来说,假设火柴到眼睛的距离是60厘米,人的平均身高为170厘米,从火柴上读出的刻度值是12毫米,那么这个人跟你之间的距离就是:
可以通过下面的方法来验证这一仪器的可靠性。找一个人,先测量出他的身高,然后让他离你远一些,用仪器测量他离你有多远,跟他离开你的步数对比一下,就可以知道仪器是不是真的准确。并且,通过这个方法,也可以练习一下仪器的使用技巧。
同样的道理,利用这一仪器,还可以测量出远处骑在马上的人离你有多远。一般来说,人骑在马上的时候,他的高度大约是2.2米。如果换成骑在自行车上的人,我们可以测量车轮距离你有多远。一般车轮的直径是75厘米。而如果是电线杆,它的高度大约是8米,电线杆上相邻的两个绝缘体之间的距离一般是90厘米。运用这个方法可以测量火车、房屋等与你的距离,以及它们的大小。下次旅行的时候,你不妨试一下,看看是否能够测量。
这种测远仪很容易制作。如果你比较擅长手工艺,并且能够细心一些,是完全可以制作得非常完美的。这时候,你就可以用它进行测量了。
图和图就是这种仪器的构造图。
图 测远仪的使用。
图 测远仪的构造。
把待测量的物体放到A的空隙中。这个空隙A可以变化大小,它是通过推动中间的一条杆来调整的。这个空隙的长短是从C、D上的标度读出来的。测量的时候,为了避免麻烦,可以事先在C板上写出一些距离的数值。在这里我们假设测量的是人,仪器跟眼睛的距离等于伸直的手臂长度。在D板的右面,写出测量骑马的人的一些距离。在这里,我们假设骑马的人的高度是2.2米。还可以在C和D的空白处写上一些其他的距离,比如,高为8米的电线杆和翼展为15米的飞机,等等。这样,我们就可以得到图所示的测远仪了。
不过,利用这种仪器测量出来的数值并不是很准确,只能算是估值,不能称为测量。在前面的例子中,测出来的人的距离是85米,如果火柴上刻度的误差是1毫米,距离上就会相差大约7米
。如果这个人的距离是刚才的4倍,那么我们在火柴上看到的刻度差只有3毫米,而不是12毫米。也就是说,火柴上刻度的误差如果是
毫米,最后算出的结果就会相差57米。所以,如果用这个仪器测量,只有在比较近的时候,才比较准确,如果距离较远,误差就会很大,测量对象必须另选一个高大的物体才行。