Light moves at the almost unbelievable rate of nearly two hundred thousand miles a second. It goes straight except when passing at an angle through media of different densities. It is then refracted. Its intensity varies inversely as the square of the distance from the source. When light is reflected from any smooth surface like a mirror， the angle of reflection is equal to the angle of incidence.
Sound， like light， is a wave motion. But sound waves can travel through substances that shut out all light， and on the other hand light waves can travel through a vacuum that shuts out all sound. So the intensity of light or sound depends largely upon the medium through which it travels.
QUESTIONS
Why would it be true to say that all artificial light is the sun"s light？ Germany uses the Centigrade thermometer scale. If the temperature ofBerlin is reported as 20℃. what would the corresponding temperature be in the thermometer scale generally used in the United States？
Why are iron and type metal better suited for casting than copper and zinc？ In what three ways is heat transferred？
Describe how you could prepare from the ordinary materials you have at hand a crude， inexpensive fireless cooker.
Ponds near the Great Lakes freeze entirely over. Why do not the Great Lakes freeze？
What experiences have you ever had illustrating refraction？
If a boy is reading two feet from a light and moves to a distance of eight feet， how much ought the light to be increased to enable him to read with the same ease？
When the sun is shining brightly， why is it hotter standing on a smooth pavement than on the grass？
How long does it take light to come from the sun to the earth？
【中文阅读】
22.能量--我们把所有能完成工作、克服阻力、导致改变的能力叫做能 量。如果是由物体的所在位置或者自身结构带来的可以发挥效力或克服阻力的 能力，我们叫做势能。如果一个物体在实际运动，我们则可以说它具有动能。 当一个摆锤被拉向一边，高于它摆弧的最低点时，它便具有了势能。如 果让它就此开始摆动，它便会将自身势能变成动能。它在摆弧最高点拥有的势能，会在经过摆弧最低点的时候，完全变成等量的动能。 一支枪由于自身构造，在被施加负载之后会具有势能，但当火药爆炸后，它便会变成动能并传递给子弹。在这个过程中，极其少量的硝酸甘油炸药由于 自身分子结构而具有了潜在能量，可以在一定条件下转变为动能。
太阳通过其自身的存在，给地球输送了巨大能量，其能量形式，主要是光 和热。地球之所以能够让动植物生存，让人类有能力拓展工业文明，都是缘于太阳所提供的能量。没有阳光带来的能量，植物便不能生长；而没有植物所提 供的能量，动物也不能存活。
经过远古漫长的岁月，植物利用了太阳的能量并将其储存起来，这样的 能量保存在植物的残骸中，形成了煤矿。在今天，煤通过燃烧，给我们人类的 工业发展提供了能量。水则被太阳蒸发，变成云，进而云腾致雨洒向大地，部 分水资源则被储存在山地湖中，具有了势能，它可以穿越峡谷倾泻而下，将自 身的势能转化为动能而做功。通常认为，能量有很多不同的来源，比如木材、 煤、石油、水力等等，但若追溯回去，所有的能量均来自于太阳。
能量可以被转换成不同的形式，比如蒸汽机可以将煤的化学势能转变为机 械能，而这机械能又可以被发电机转换成电能。经过极其严密的研究发现，尽 管能量的形式可以改变转化，但能量本身却永远不会消灭。机械能常常会转变 为热能，比如两个物体表面相互摩擦即可，但当这两种能量被精确测算之后， 发现能量的总和一点也没有减少。这个具有重要意义的事实已经被大量极其精 确严密的研究所证实，并被叫做能量守恒定律。
23.光与热--我们每个人都知道太阳无私奉献给地球的光与热有多么重 要。要是把动植物置于完全没有阳光的地方，它们便会病变死亡；而要是将它 们置于非常寒冷的地方，它们也会被冻死。虽然我们能够同时感受到太阳的光 与热，但它们二者并不是不可分割。我们可以感受到沸水的热量，但是它不会 发光；我们也可以看见月亮的光，却感受不到它的热量。因此也常说，我们能 感到热而看不见它，能看见光却感觉不到它。
24.热量
实验17：将一个玻璃烧瓶安上一个单孔橡胶塞，再将一根20cm长的玻璃细 管通过塞孔插入瓶中，然后将其放在一个环架上，让玻璃管向下伸入一个烧杯的 水中。现在给烧瓶慢慢加热，可以看见空气向烧杯中的水里面膨胀并形成许多气 泡。然后等烧瓶冷却下来，里面的空气收缩导致杯中的水会上升到玻璃管中。
实验18：将上面实验里面的玻璃烧瓶装进有颜色的水，记住伸进瓶中的玻 璃管刚好要穿进橡胶塞的位置，然后给玻璃管伸进瓶中的这一部分涂上凡士 林，再插进烧瓶中，注意这时烧瓶和几公分玻璃管里面已经被有颜色的水填 充，且烧瓶中没有一个气泡。用一根橡皮筋给玻璃管中的水柱顶端位置做上记 号，加热烧瓶，可以看见液体开始膨胀。现在想想为什么烧水的用具的结构总 是在一个水槽的顶部连接一根管子？
实验19：将一对球环装置的球穿过环，注意观察二者严丝合缝的契合形 态。然后在本生煤气灯上将球加热几分钟，看看加热后的球还能否穿过之前的 环。解释一下为什么不能？
实验20：将一根合金金属条加热，它会变弯，加热越久，弯曲程度越大。 原因是不同的金属受热膨胀的比率不一样。现在想想为什么蒸汽机的蒸汽管端 头要自由松开而不固定死？为什么钢结构大桥的长长桥架要安置在轮毂上？为 什么安装轮胎的时候，先给轮胎加热才安装到钢轮毂上，然后又故意让它冷 却？铂丝是唯一的一种可以穿过炽热玻璃灯管的金属物质，其他金属由于和玻 璃的热胀冷缩程度不一样，当它们熔化冷却后，会让玻璃管炸裂。
在最初研究热的时候，它被认为是一种没有重量的无形流体，可以进入物 体内部，让物体像海绵和木头被水泡胀那样受热膨胀。人们认为这种流体可以 通过物体间的撞击和摩擦而被带出来，因为即使原始人也知道用两根干木棍就 可钻木取火。
18世纪晚期，一个叫康德·拉姆福德的美国人，在为巴伐利亚政府钻磨加 农炮时发现，热量的增加似乎完全根源于机器的刺耳声和机械能的消耗。之前 流行的旧有流体理论到了19世纪中期，终于要寿终正寝了，一位名叫焦耳的伟 大英国实验物理学家给出了定论：物体热量的增加完全是由于机械能的转化。 现在我们已经相信所有物质都是有各自的微粒或者说分子组成的，分子会 在物体的空间区域内，相互之间无序地运动碰撞。对于物体的无形微粒，可以 通过一个实例来感知，比如在一个房间里打开一个氨气瓶，或者放一块麝香， 过不了一会儿，整间屋子每个地方都能闻到氨气或者麝香的气味，而我们并没有给房间的空气中加入其他什么物质。 由于分子极其微小，即使用最强大的显微镜我们也看不见它们①。针尖大小的物质里面就能包含数百万个分子。当物体被加热的时候，分子会加速运 动，相互之间的碰撞会更加激烈，这就让物体开始膨胀。热之所以也是能量的 一种形式，就是缘于分子的运动。如果物体分子完全没有运动的状态可以达到 的话，那物体将不会有任何热量②。热量能使气态、液态和固态的物质膨胀的 现象，一如上面的实验所示。
25.温度的测量--从上面的实验中，我们已经知道所有的气态、液态和 固态物质都存在热胀冷缩的现象，而且还发现，绝大多数物质都会在普通的温 度范围内有着一致比率的膨胀幅度。因此我们可以通过测量物质的膨胀或者收 缩程度来确定温度的改变。
实验21：轻微地给一个测温玻璃管的球端加热，并让玻璃管端头伸进装有 半杯墨水的烧杯中。让玻璃球端冷却，管中便会有一部分墨水上升进来。当完 全冷却后，用橡皮筋给管中的墨水顶端做个记号。现在再用手握住球端，给里 面的空气加热，玻璃管中的墨水又会被压回一部分到烧杯中，再用冰块或湿布 给球端降温，墨水又会在管中上升，且比第一次更高。这样，我们就算有了一 个测定物体温度的简易装置了。
测定物体由于温度改变而发生的热胀冷缩程度的仪器叫做温度计。温度计 有很多种类型，有气体、液体还有金属温度计。如果我们想对不同温度下物体 膨胀程度有一个基本的比较标准的话，那就必有一个统一的温度范围。因此， 人们选定了在0海拔地区，水结冰和沸腾的两个温度作为统一参照。
实验22：给一个试管装满水银，塞上一个单孔橡胶塞，通过孔插进一根玻璃 管，留出大概20cm在外面。为了隔绝气泡，有必要给胶塞抹上足够的凡士林。当 胶塞被塞进试管的时候，水银会在玻璃管中上升几厘米，用橡皮筋给玻璃管中水 银柱顶端做上记号。现在若轻轻给试管加热，可以看到水银柱会上升；若让试管 冷却，水银柱则会下降。这样，我们就有了一个简单的温度计了。
有一种物质，我们通常通过它的热胀冷缩来测定物体的温度，它就是水 银。它能很明显地在温度的增加下随之膨胀，进而我们可以轻易地通过测定它 膨胀程度来测定温度。普通的温度计都是有一根均匀中空的玻璃管加上一个底 部的球端构成。球端和部分管体里面填塞着水银，剩下的管体部分是空的，水 银可以在里面自由升降。当温度升高时，水银便膨胀上升；反之温度下降时， 水银便收缩回落。
我们通常使用的温度计标度有两种。一种标度是，在0海拔地区，温度计 涉入冰水混合物时水银柱会收缩下降至32°的刻度上，而在蒸汽中，即水的沸 点温度，会显示在212°，二者之间被分成180等份，每一等份叫1华氏度。这 种标度被广泛应用在英国、美国的家用温度计上。
还有另外一种标度被广泛用在科研用途以及实行公制测量单位的国家和地 区，叫做摄氏度。在这种标度中，冰水混合物的温度被标定为0，而水的沸点 温度则被标定为100。每1度摄氏温度便是将冰水加热至沸腾的温度变化过程的 1/100，而每1华氏温度则是这个过程的1/180。温度计的设计构造也很多，有 专门测量超高温的温度计，也有专门测量超低温的温度计，还有可以对温度变 化进行自动记录的温度计。
26.物质的三态--物质有三种物态：固态、液态和气态。各自对应的例 子有：固态的金属球，液态的水和水银，气态的空气。科学家们早已通过实验 对物态进行了研究，我们都知道水是一种液体，也可以是固体，比如冰块，还 可以是气体，比如水蒸气，这完全依赖于它所处的温度。但是所有的物质在不 同温度下都会呈现这三种物态，就不被大多数人知晓了。
许多物质都可以在这三种物态下存在，比如铁，我们平常看见它是固态， 而一旦进了高温熔炉，它便会成为液态；如果在太阳表面的超高温环境中，它 也会成为气态。物质在从固态变为液态的过程中，体积会膨胀，在液态变气态 的过程中也是如此。然而水结冰的过程却是例外，水结成冰体积反而膨胀，但 如果不是这样，冰也就不能漂浮在水面上了。适合铸造的金属必须遵守这个降 温时体积收缩的规律，这也是我们在各种类金属铸造过程中，所利用的一个十 分有价值的特性。
