日晷的科學原理

Ⅰ 日晷的由來和工作原理（五年級科學）

1、由來：

人類使用日晷的時間非常久遠，古巴比倫人在遠古時代的6000年前就開始使用了，中國是在3000年前的周朝。

日晷不但能顯示一天之內的時刻，還能顯示節氣和月份。當然它的缺點也是顯而易見的，笨重而且看不到陽光的時候不能用，比方陰天和晚上。

中國最早的可靠記載是《隋書·天文志》中提到的袁充於594年(隋開皇十四年)發明的短影平儀(即地平式日晷)。赤道日晷的明確記載初見於南宋曾敏行的《獨醒雜志》卷二中提到的晷影圖。

2、工作原理：

在一天中，被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著：第一是影子的長短在改變。早晨的影子最長，隨著時間的推移，影子逐漸變短，一過中午它又重新變長；

第二是影子的方向在改變。在北回歸線以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。從原理上來說，根據影子的長度或方向都可以計時，但根據影子的方向來計時更方便一些。

故通常都是以影子的方位計時。隨著時間的推移，晷針上的影子慢慢地由西向東移動。移動著的晷針影子好像是現代鍾表的指針，晷面則是鍾表的表面，以此來顯示時刻。

早晨，影子投向盤面西端的卯時附近；當太陽達正南最高位置（上中天）時，針影位於正北（下）方，指示著當地的午時正時刻。午後，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個時辰。

(1)日晷的科學原理擴展閱讀：

日晷分類：

日晷依晷面所放位置、擺放角度、使用地區的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多種，應用范圍也不盡相同。按晷面的擺放角度，可分為：地平式、垂直式、赤道式。

1、地平式日晷

亦稱水平式日晷（The Horizontal SundialE），地平日晷的晷面必須嚴格水平[4]，晷面和晷針之間的夾角就是當地的地理緯度。晷面刻度需要利用三角函數計算才能確定。適合低緯度的使用。

由於日晷的產生是從觀察陽光下豎直物體影子的方向變化而開始的，因此最早的日晷可能是地平式日晷。但它必須在使用其他計時工具進行精確計時的條件下，根據表影隨時間變化的實際情況來進行刻劃。

這顯然是不方便的，但如果採用均勻刻劃的方法又會帶來相當大的計時誤差。這是地平式日晷重大的缺陷。

地平日晷製造容易，安裝簡便，除了把它作為一般的測時工具外，常常在城市廣場、花園、道路、小區、寺堂、學校、碼頭和游覽點等都可看到它的蹤影，顯得非常別致和美觀。

2、赤道式日晷

赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）的晷面為赤道面，依照使用地的緯度，使赤道式日晷的晷面平行於赤道面。

晷盤上的刻度是等分的，夏季和冬季軸投影在晷盤上的影子會分在晷盤的北面和南面。適合中低緯度地區使用。若將晷盤改為圓環則稱為赤道式羅盤日晷。

赤道式日晷亦稱斜晷。赤道式日晷是日晷世界中最重要和最常見的，也是中國古代最經典和傳統的天文觀測儀器。

赤道式日晷的明確記載初見於南宋曾敏行《獨醒雜志》卷二中提到的晷影圖，但晷盤是木製的。後世改用石質晷盤，金屬晷針。北京故宮等處保存的都是清代製造的石質赤道式日晷。

3、極地晷

極地晷（The polar Dial）晷盤與晷針平行，即晷盤與地平面的夾角和地理緯度相同，並朝向正北。時間的刻畫可以用簡單的幾何圖來處理，投影的時間線是平行的線條。適合各種不同的緯度使用。

4、垂直式日晷

亦稱立晷。它是晷盤面垂直於地平面刻度盤面採用垂直方向的日晷。歐洲的英國、法國、德國、義大利、奧地利等國。

在一些古代和現代華麗的中層建築的向南和向北(東西方向)以及向東和向西(南北方向)的牆上，附建有各種不同色調、大小和風格相異的日晷雕塑。

垂直式日晷有標准向南、向北和向東、向西四個面，可分為三種：「垂直向南日晷」、「垂直向北日晷」和「垂直向東和向西日晷」。

垂直向南日晷（Vertical Direct South Dial）刻度盤面朝向正南且垂直地面的日晷。這一種日晷較適合在中緯度（30～70）使用。

東或西向垂直式（Vertical Direct East or West）刻度盤面朝向正東或正西且垂直地面的日晷。這一種日晷只能在上半日（東向）或下半日（西向）使用，但全球各緯度都適用。

5、投影日晷

投影日晷不設置指時針，僅在地平面依地理緯度的不同繪制不同扁率的橢圓，在其上刻劃時間線，並將長軸指向正東西方向，短軸指向南北向並刻上日期，指示立竿測量時刻的正確位置。[6]

6、折疊式日晷

一種便於攜帶的日晷稱為折疊式日晷，含有以絞鏈結合在一起的兩個小晷面，通常會折疊起來放在平整的小盒子內，以方便放在口袋中。

晷針則是在兩晷面之間的帶子，當帶子被扯緊拉直時，兩個晷面會互相垂直，一個面形成垂直式日晷，另一個面則是水平式的日晷。

讓兩個晷面以不同的角度結合(會產生不同的投影)，折疊式日晷便可以自行調整。當兩晷面顯示出相同的時間，而且絞鏈是水平的，折疊式日晷指示的是當地的視太陽時。

另外，當絞鏈朝向北方(在北半球時)，折疊式日晷被旋轉了一個角度，晷針才能與地球的自轉軸平行，則當正午、日出與日落時。

折疊式日晷的時間不會受到緯度改變的影響，但是在早上9點和下午3點，緯度每偏差1度，在兩個晷面上的時間便會相差4分鍾(肇因於日晷在錯誤的緯度上)。

折疊式日晷可以像指南針一樣來使用，甚至可以測量緯度。有些折疊式日晷附有小的鉛錘和分度器來讀取正確的緯度；也有些附有指南針，可以測量地理上的特徵。在古代，大型的(1公尺以上的)摺疊式日晷曾經被用於航海上。

7、等高儀日晷

等高儀日晷(Elevation sundial)可以顯示正確的日期，是使用在導航與天文學上的日晷。在設計上是一個平坦的小圓環，有一個小把手，或是像表鏈上的飾物，還是小裝飾。

當以把手將環懸吊起來時，小孔會在環的內側投下陰影，經由環內的標示可以顯示時間，但在測量時，使用者必須知道是上午還是下午。通常這個小孔被設置在一片可以滑動和鎖住，用來調整日期的金屬片上。

Ⅱ 日晷運用了光的什麼原理

（1）當光在同種均勻介質中沿直線傳播時，遇到不透明的物體後，會在物體的後面有如個光照不到的區域，即影子，日晷儀就是利用影子的變化來判斷時間的，它利用了光的直線傳播；
（2）當平行光經過凸透鏡時，會反射折射現象，折射光線都向中間偏折，即對光線有會聚作用；
故答案為：直線傳播，會聚．

Ⅲ 發明日晷的原理是什麼

日晷，又稱「日規」，是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器。
其原理就是利用太陽投射的影子來測定並劃分時刻。
日晷通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。這種利用太陽光的投影來計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明，這項發明被人類沿用達幾千年之久。

Ⅳ 日晷的原理是什麼

日晷的工作原理：太陽東升西落，它所照射的物休的影子也會隨著移動。在古代人們通過對這個自然現象的觀察，學會了計算時間，發現了日晷。

日晷，是最古老的、以日影測時的計時儀器，如今它已成為人類文明的象徵。我國歷史悠久、文化發達，也是世界上最早使用日晷測時的文明古國之一。迄今我國發現的最早的石刻日晷乃西漢初年的遺物，距今已有約2200年的歷史了。在我國眾多的古代科技成就史，以日影測時原理製作並應用的日晷，可以說是一顆晶瑩璀璨的明珠。

Ⅳ 日晷的工作原理是怎樣的

日晷的工作原理：在一天中，被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著，影子的長短在改變，早晨的影子最長，隨著時間的推移，影子逐漸變短，一過中午它又重新變長；影子的方向在改變，在北半球，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。

從原理上來說，根據影子的長度或方向都可以計時，但根據影子的方向來計時更方便一些。故通常都是以影子的方位計時。由於日晷必須依賴日照，不能用於陰天和黑夜。因此，單用日晷來計時是不夠的，還需要其它種類的計時器，如水鍾，來與之相配。

(5)日晷的科學原理擴展閱讀：

日晷利用太陽射影的方向來測量時間，但是，在陰雨天和夜間就會失去效用，且在春分、秋分時期無法使用。所以，我國古代工匠又發明了漏刻。作為計時器，漏刻的使用比日晷更為普遍，時間也更為久遠。

漏，是指盛水漏壺，用於泄水或盛水；刻，是指劃分一天的時間單位，它通過漏壺的浮箭來計量一晝夜的時刻。

漏刻使用時，把水注入漏壺內，水便從壺孔中流出，流到水壺下放置的容器中，容器內有一根刻有時刻的標竿，稱為箭。箭下以一隻船相托，浮於水面。當水流出或流入壺中時，箭桿相應下沉或上升，古人從蓋孔處看箭桿上的標記，就能知道具體的時刻。

Ⅵ 日晷是根據什麼原理製成的

從原理上來說，根據影子的長度或方向都可以計時，但根據影子的方向來計時更方便一些。故通常都是以影子的方位計時。

隨著時間的推移，晷針上的影子慢慢地由西向東移動。移動著的晷針影子好像是現代鍾表的指針，晷面則是鍾表的表面，以此來顯示時刻。

影子的長短在改變。早晨的影子最長，隨著時間的推移，影子逐漸變短，一過中午它又重新變長；影子的方向在改變。在北回歸線以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。

(6)日晷的科學原理擴展閱讀

日晷依晷面所放位置、擺放角度、使用地區的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多種，應用范圍也不盡相同。

按晷面的擺放角度，可分為：地平式、垂直式、赤道式。

由於日晷的產生是從觀察陽光下豎直物體影子的方向變化而開始的，因此最早的日晷可能是地平式日晷。但它必須在使用其他計時工具進行精確計時的條件下，根據表影隨時間變化的實際情況來進行刻劃，這顯然是不方便的，但如果採用均勻刻劃的方法又會帶來相當大的計時誤差。

Ⅶ 利用日晷判斷時間的原理是什麼四年級科學

日晷名稱是由「日」和「晷」兩字組成。「日」指「太陽」，「晷」表示「影子」，「日晷」的意思為「太陽的影子」。因此，所謂日晷，就是白天通過測日影定時間的儀器。日晷計時的原理是這樣。在一天中，被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著，第一是影子的長短在改變，早晨的影子最長，隨著時間的推移，影子逐漸變短，一過中午它又重新變長；第二是影子的方向在改變，因為我們在北半球，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。從原理上來說，根據影子的長度或方向都可以計時，但根據影子的方向來計時更方便一些。

Ⅷ 日晷的工作原理

日晷設計原理

日晷，是最古老的、以日影測時的計時儀器，如今它已成為人類文明的象徵。我國歷史悠久、文化發達，也是世界上最早使用日晷測時的文明古國之一。迄今我國發現的最早的石刻日晷乃西漢初年的遺物，距今已有約2200年的歷史了。在我國眾多的古代科技成就史，以日影測時原理製作並應用的日晷，可以說是一顆晶瑩璀璨的明珠。