浮空投影 - NTCU-科學遊戲實驗室

如何讓影像漂浮在空中呢？ ※器材：手機或平板電腦、透明膠片(厚度0.25mm)、美工刀、膠帶. ※操作步驟與現象：. 這個實驗是版主在YouTube看到的影片，利用手機或平板 ... 國立台中教育大學NTCU 科學教育與應用學系 科學遊戲實驗室　　　回首頁　  浮空投影 如何讓影像漂浮在空中呢？ ※器材：手機或平板電腦、透明膠片(厚度0.25mm)、美工刀、膠帶 ※操作步驟與現象： 這個實驗是版主在YouTube看到的影片，利用手機或平板電腦，可以將影像投影浮在空中。

如圖一，手機下載的影片，可以播放出上下左右共四個影像的動態影片。

放上一個立體梯形的透明片（如圖二），就可以看到浮在空中的動態影像了。

將燈光關掉或是在暗室中（如圖三），動態影像就更為清楚了！   製作過程： 本實驗主要在於立體梯形（如圖二）的製作，網路上的介紹都是以壓克力板或是光碟片空盒製作四片等腰梯形，之後再將四片透明片黏合。

製作過程比較繁雜，而且壓克力或塑膠片很不容易切割。

版主的改良是：(1)不使用壓克力或光碟片空盒的塑膠片，而使用厚度0.25mm的透明膠片製作（文具店有售），以剪刀或美工刀即可輕鬆剪裁。

(2)設計如圖四的圖形，不必分別製作四片透明片，簡化黏貼程序。

製作過程與方法如下： 1.點選圖四下載製作圖，影印後以膠帶黏貼在厚0.25mm的透明膠片後面，如圖五，再以剪刀或美工刀依圖形輪廓剪下，切割時請注意避免劃傷手，同時不要在透明片表面上留下割痕或汙損。

註：配合手機或平板電腦的螢幕大小，下載製作圖後，影印時必須放大（或縮小）。

放大倍率是：螢幕寬度／圖四等腰梯形的底邊。

2.如圖六，以美工刀的刀背在剪裁好的透明片上，沿著虛線輕輕劃出刻痕（注意不要太用力），總計要劃三條割痕。

3.如圖七，將虛線割痕的二邊往上摺（注意：割痕要在上方），三條割痕都摺好後，就成為立體梯形。

4.完成後，用一小段膠帶黏貼立體梯形還沒有接合的一邊（如圖八），就完成了製作。

5.最後檢查立體梯形每一個面與角度是否對稱平均，並調整之。

使用時，將手機或平板放置於桌面螢幕朝上，將立體梯形開口小的那面朝下，對準影片中的交叉點，並保持周圍低光源即可欣賞浮空投影囉！ 至於影片的取得，網路上有很多浮空投影的影片可以下載或播放（有些手機只能播放，不能下載），以「Vyome3DHologram」為關鍵字搜尋即可。

  觀看實驗與製作影片（25.6M） ※原理： 浮空投影的影像，並非3D立體影像，而是影片的前後左右四個影像，分別反射到立體梯形的四個面的投影結果。

換言之，立體梯形四個面看到的，分別對應到影片的前後左右四個影像，並沒有合成為一個3D立體影像。

投影的原理如圖九所示，螢幕影像（淡黃色星星）的光線入射到梯形的透明膠片後，經過反射進入觀察者的眼睛（反射角等於入射角），眼睛所看到的影像就會成像在紅色星星的位置。

另一面，觀察者所看到的影像位置，和透明膠片與螢幕的角度有關，例如圖十的角度分別為30度（藍色）、45度（紅色）、60度（綠色），則看到的影像位置，以45度（紅色）為最高，而30度（藍色）與60度（綠色）的影像高度則相同。

換言之，透明膠片與螢幕的角度由30度、45度到60度時，影像的高度是先上升後下降。

  不同角度之實驗影片（8.9M）  為了看到高度適當的影像，就必須注意立體梯形的尺寸。

如圖十一的上底（y）、下底（x）以及高（h），不同的比例就決定了影像的高度。

角度θ為45度可以使影像的高度為最高，更方便觀察。

經過計算，當θ為45度，y-x＝1.41•h（1.41為根號2近似值）。

因此當ｘ＝1cm時，y＝1+1.41•h。

換言之，ｘ＝1cm時，y、h的數值為6.0cm、3.54cm（或10.0cm、6.36cm等等）。

換算時，將y設定為螢幕的寬度，影像才不會超出立體梯形的範圍。

為了方便，請讀者下載圖四再影印放大（或縮小）即可。

※叮嚀的話： 1.文具店賣的透明膠片，有不同厚度，注意要購買厚度0.25mm的膠片。

而以美工刀刀背劃摺痕時（圖六），如果刻痕太深，會一摺就斷，所以要注意劃刻痕時不能過於用力。

2.從網路下載的影片，影片中央位置（方塊區域）的大小，不是完全都一樣，但是基本上都可以使用。

如果覺得有需要調整，則製作時將圖四的中央區域（小的五角形）縮小或放大即可（註：不是影印縮小放大），例如將圖四往中心點的線段續延伸，即可縮小中央的區域。

3.網路上有些影片設計為倒立觀看（手機放在上方），增加趣味性，例如右圖。

4.本實驗的科學概念適合國中以上，但是國小中高年級學生，應可勝任本實驗立體梯形的製作。

在教學上的建議如下：(1)取一平面鏡，擺放在手機螢幕上，如圖九、圖十， 觀察不同角度形成的影像位置有何差異？教學上可採用POE程序，讓學生先預測(P)與提出理由之後，再進行觀察(O)與解釋(E)。

(2)高中以上學生，可進行不同角度的立體梯形設計，例如θ為60度時，圖十一等腰梯形的x,y,h應分別為幾公分？（y設定為自己手機的螢幕寬度）。

(3)問題思考：如果以不透明但是具備反射光線功能的物體（例如一般的鏡子），製作成立體梯形，也可以觀察到浮空投影的影像嗎？是否有差別？（答：還是可以觀察到同樣的影像，甚至更為清楚！但是由於不易切割，製作上困難度較高） ※參考資料： 1.國立清華大學科普實驗室網站：3D浮空投影DIY。

http://gensci.phys.nthu.edu.tw/images/ppt/3dprojection.pdf 2.戴明鳳及其科普團隊（2015）。

光學DIY探究教學—以魔法光學DIY引導探究光學現象和其諸多妙用。

科學研習，54(8),17-27。

3.YouTube影片 (1)TurnyourSmartphoneintoa3DHologram：https://www.youtube.com/watch?v=7YWTtCsvgvg (2)HowToMake3DHologramProjector-NoGlasses：https://www.youtube.com/watch?v=9t0cOYvOy4M