生活中的趣味物理

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生活中的趣味物理

冰棍“冒汽” 炎热的夏天,热气逼人,吃上一根冰棍才舒服呢!你注意过吗,冰棍从冷藏箱里拿出来往往还冒“汽”哩!真有趣,通常只有热的东西才冒汽,冰棍为什么会冒汽呢?

夏天的气温比冰棍的温度高得多,冰棍一遇到空气就要融化,融化时要从周围的空气中吸收大量的热,使空气的温度下降。平时空气里含有一定量的水蒸气,因为温度突然降低,就达到饱和或过饱和状态。也就是说,冰棍周围的空气因为温度降低,便容纳不下原来所含的那么多水蒸气了。在这种情况下,多余的水蒸气就结成微小的水珠,形成一团团飘浮着的雾状水滴,经光线照射,就成了白色的水汽。

云、雾、雨、雪形成的原因也是这样。江河湖海里的水,受到阳光照射后,持续地变成水蒸气,飘散在空气中,含有水蒸气的空气受热上升,升到一定高度,遇到冷空气,就凝成一团团悬浮的小水滴,这便是云。靠近地面的水蒸气,遇冷也能结成一团团悬浮的小水滴,这就是雾。所以云和雾在本质上是相同的。在合适的条件下,云里的小水滴持续地合并成大水滴,直到上升的气流托不住它的时候,便降落下来,形成雨。如果是冬季,这些水滴就结晶成雪花漫天飘舞。不过,空气中饱和水汽的凝结,必须有它凝结的“核心”才行,这个核心就是飘浮在空气中的尘埃,它是促动云、雾、雨、雪形成的必要条件之一。

云雾的秘密,使英国物理学家威尔逊受到很大启发。经过研究,他于1894 年发明了一个叫“云雾室”的装置,它里面充满了干

净空气和酒精(或乙醚)的饱和汽。如果闯进去一个肉眼看不见的带电微粒,它就成了“云雾”凝结的核心,形成雾点,这些雾

点便显示出微粒运动的“足迹”。所以,科学家能够通过“云雾室”,来观察肉眼看不见的基本粒子(电子质子等)的运动和变化情况。同时,还发现了很多新的基本粒子。威尔逊云雾室,为研究微观世界作出了卓越贡献,1927 年,他所以荣获了诺贝尔物

理学奖金。

奇妙的服装图案

你想过没有,服装颜色和图案的设计中,还大有学问哩!巧妙的设计,能产生奇特的效果。

很多青年人爱穿水兵的“海魂服” ,这种针织衫上有蓝白相间的粗横条,清新爽朗,小伙子穿起来,确实神气。有趣的是,瘦人穿上它,显得丰满,而胖人穿了它,看起来更臃肿了。这是一种光学现象——视错觉造成的。

大小和形状都相同的物体,因为采取不同的分割方法,便会引起人们的错觉。如上图中的两个正方形,是一样大小,因为左面

的采取横向分割,右面的采取竖向分割,结果左面的图形看起来高一些,右面的图形则宽一些。这种现象在物理学上叫做“分割错觉”。

同样的分割用在不同的地方,会产生相反的效果。在装璜设计上,要想使一只盒子显得高一些,就可采取横向分割;不过在衣着装饰上的分割错觉却恰好相反,矮胖的人穿横向条纹的“海魂服”,不但没有增加高的感觉、反而增加宽的感觉,显得更胖了。这是因为盒子一般不太大,它正好处在人眼的正常视野中,眼球不必转动就能够看清它,观看横向分割的时候,就会不自觉地把分割条数考虑进去,便觉得高度有所增加。观看穿横向条纹衣服的人,情况便有所不同,为了能看清这些条纹,视线必然会沿着条纹方向移动,不自觉地把条纹长度跟条纹间隔作比较,就觉得横向的宽度增大了。所以,矮胖的人不宜穿“海魂服”之类的横向条纹衣服,而适合穿竖直条纹的服装。

视错觉的现象还有好多种。假如你用一只眼睛正面去看左图中的四个字母,你会明显地感到它们的颜色深浅不同。记住那个

颜色最深的字母,然后从侧面斜看这四个字母,就会发生一个意外的变化:原来那个最黑的字母,变成灰色的了,这时最黑

的字母已经是另外一个了。这种现象叫做“象散错觉”。根据这个原理,现在已经设计出一些“会变色的布”——从不同的角度观察同一块布,却感到色泽、深浅都不一样。有一种斜纹布,左看似红,右看却又象绿。这除了在它的经纬纱中分别配有红、绿线外,纹理引起的“象散”现象也起了重要作用。

歌唱家们在舞台上喜欢穿着拖地的深色连衣裙,或者是黑色的长装。这样的服装会给观众一种“苗条”秀丽的感觉。这也是光学原理在起作用。你看下图中两个大小相等的黑白色正方形,好象白的比黑的要大一些。这是因为,浅色物体在视网膜上的像,周围总有一圈光线围着,好象是从象中渗出来似的,人们把这种现象叫“光渗”。黑色背景下的白色物体,因为光渗作用,它在视网膜上的象要比实物大一些;白色背景下的黑色物体,情况恰恰相反。所以便产生了白大黑小的错觉(光渗错觉)。假若把画在黑色背景上的白圆点,跟画在白色背景上的同样大小的黑圆点,同时放在一起看,会觉得黑圆点要比白圆点约小五分之一。同是一个人,穿深色衣服的时候,要比穿浅色衣服显得瘦些,就是这个道理。你还能举出另外一些视错觉的现象吗?不妨试试。

时装的颜色

“冬不穿白,夏不穿黑。”这是人们从生活实践中总结出来的经验,你知道它包含的科学道理吗?我们生活的自然环境,五光十色,美丽动人,有红色的花,绿色的草,蓝色的天空,白色的云朵⋯⋯各种物体都具有各自的色彩。不过,这些艳丽的颜色,在漆黑的夜里就统统消失了。这说明只有在阳光(白色光)的照射下,物体才表现出颜色。那么,为什么在同样光源的照耀下,各种物体会有不同的颜色呢?我们知道,太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫多种色光混合而成的。不同的物体,对不同颜色的光线,吸收水平和反射水平又各不相同。被物体吸收的光线,人们就看不见,只有被反射的光线,人们才能看到。所以,某种物体能反射什么颜色的光,在我们看来,它就具有什么样的颜色。如红色的花,是因为它只能反射红色的光线,把其他颜色的光线都吸收了;白色的东西能够反射所有颜色的光线,所以看起来就是白色的;而黑色的东西却能吸收所有颜色的光线,没有光线

反射回来,所以看起来就是黑色的了。

太阳不但给人们送来光明,而且还送来了大量的辐射热。对于辐射热来说,黑色也是只吸收,不反射,而白色正好相反。一般说来,深色的东西,对太阳光和辐射热,吸收多,反射少;而浅色的东西,则反射多,吸收少。所以,夏天人们都喜欢穿浅色衣服,象白色、灰色、浅蓝、淡黄等,这些颜色能把大量的光线和辐射热反射掉,使人感到凉爽;冬季穿黑色和深蓝色的衣服最好,它们能够大量地吸收光和辐射热,人自然就感到暖和了。

人们理解了自然规律,就能在生产技术上加以利用。象大型露天煤气罐、石油罐的表面都漆成银白色,目的就是为了提升它们反射阳光和辐射热的水平,使罐的温度不致升得过高,以免引起爆炸事故。

人们还利用反向和吸收的原理来征服自然界,让它为人类服务。我国西北部有座祁连山,山上盖满了厚厚的冰雪。不过,因为山很高,上面很冷,就是炎热的夏天,强烈的阳光和辐射热照上去,也都被那白色耀眼的冰雪给反射回去了,所以积雪没法融化。结果山下大片的田地,都因缺水而荒芜了。解放后,党领导人民向大自然进军,为了叫祁连山交出水来,政府派了工作队,用飞机把碳黑撒到祁连山的积雪上,乌黑的碳黑拼命地吸收着光和热,使粘有碳黑的积雪融化了,祁连山终于献出了滔滔的雪水。

雨衣上的学问

下雨天,外出的人们不是打伞,就是穿雨衣。雨衣为什么不透水呢?奥妙就在制作材料上。就拿布制雨衣来说吧,它是用防雨布(经过防水剂处理的普通棉布)制成的。防水剂是一种含有铝盐的石蜡乳化浆。石蜡乳化以后,变成细小的粒子,均匀地分布在棉布的纤维上。石蜡和水是合不来的、水碰见石蜡,就形成椭圆形水珠,在石蜡上面滚来滚去。可见,是石蜡起了防雨的作用。物理学上把这种不透水的现象,叫做“不浸润现象”。而水一旦遇到普通棉布,就通过纤维间的毛细管渗透进去,这就叫做“浸润现象”。