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第10章 光电小实验(4)

如果用显微镜观察上升的热水区域,就会发现:它们好像由密集着的水滴层组成。水滴的密度与液体的蒸气压和空气中的凝结中心的数目有关。例如,污染大气中的凝结中心较多,所以形成的水滴也较多。

那么,水滴是不是带电的呢?

如果用夹布胶木、塑料梳子梳头发(或一段毛线),梳子就带电。不管梳子带正电还是带负电,一旦靠近水滴后就破坏了明亮的热水上升的区域。

这说明,水滴是带有电荷的。

在明亮的白光照射下,水滴很快显示出迅速变化的各种美丽色彩。产生这些颜色的光散射,称为高阶丁铎尔散射。

这种散射的情况比较复杂。因为水滴的大小和可见光的波长差不多,约为1微米,介于能产生虹的大水滴和形成天蓝色的小水滴之间。

察“颜”观色

操作难度:★

实验方法:

吃过一颗糖,把包糖的红玻璃纸蒙在眼睛上向外一看,啊!整个世界都染红了。太阳用红色光线照耀着大地,而沐浴在红色光中的绿树叶却变成黑色的,闪着异样的光;如果再把一张绿色玻璃纸蒙在眼睛上,世界又变了样:绿色褪了一点颜色,显得很亮,而红色的花朵变成黑色,几乎消失在灰暗的背景里。

找两支彩色铅笔,一支红的,一支绿的,要与玻璃纸的颜色尽量一致,在一张白纸上轻轻地写两行字,字迹不要太深。用红色笔写“我是一名好学生”。用绿色笔写“我是一名坏学生”。当你用绿色玻璃纸看时,纸上写着一行黑字“我是一名好学生”;而用红色玻璃纸看时却变成了“我是一名坏学生”的黑色字。

知识延伸:

这个小实验能否做成功的关键是玻璃纸的颜色要浓,一张不够可以几张叠起来用,另外,字迹要写得淡一点。彩色玻璃纸是一个光的筛子,红色玻璃纸只让红色光通过,绿色玻璃纸只让绿色光通过。科学上叫滤色片,用处很多。当我们透过绿色玻璃纸看白纸时,纸是绿色的,所以纸上用绿铅笔写的字看不清,而红色字反射出的红光穿不过来,因此呈现黑色。

滤色片在摄影中很有用,当你站在古老的长城上,想以蓝天的白云为背景照一张照片(指黑白的)时,其结果常会使你失望,因为照片上人物背景上是灰色的天空,白云跑到哪儿去了?有经验的人会告诉你在镜头前加装一片黄色的滤光片,这回你就会捉住漂亮的白云了。原来,天空和白云都是非常明亮的东西,射来的强光使底片充分曝光,所以分不出来。黄色玻璃可以削弱蓝天射来的蓝光,使天空变暗,白云就突出出来了。

俗话说:“察‘颜’观色”。颜色常常能暴露事物内在的本质。火焰越明亮说明它的温度越高;海水越蓝说明这个海域越深;树叶越绿说明树木长得越好。人造卫星的主要任务之一就是对地面“察‘颜’观色”。例如,它能提前一周向地面报告棉田中发生了蚜虫病害,而此时,在地面上就是用放大镜也很难找到蚜虫的影子。原因是卫星发现棉田的颜色有点不对劲,通过对棉田颜色的分析断定有病虫害产生。

针孔眼镜

操作难度:★★

实验方法:

找两个直径30~40毫米的软塑料瓶盖。用烧红的针尖,在瓶盖中间扎一个小孔(直径约1毫米)。再在瓶盖两侧各扎两个小孔,用线穿起来就是一副眼镜。

戴上这副眼镜,便能看清楚周围的一切。奇怪的是,不管是300度、500度的近视眼,还是远视眼,戴上它都能看清楚物体。这是怎么回事呢?

知识延伸:

这是运用了小孔成像原理。当光线通过小孔后,不管光屏远近,成像总是清晰的。人眼睛的视网膜,就好像是个光屏,一般情况下近视眼的人,成像在光屏之前;远视眼的人,成像在光屏之后。成像不在光屏上,所以看不清楚。加了小孔之后,不管近视远视,都能在视网膜上成像了,所以看得清楚了。

虚幻的倒影

操作难度:★★

实验方法:

把门窗关上,使室内的空气稳定下来。在脸盆的盆底内铺上一层细沙,再在靠近脸盆的细沙上放一些硬纸做的房屋和树木。然后把脸盆放在有火的炉子上,等脸盆里的细沙发烫时,沿着盆沿仔细观察,你会看到在对面的盆沿上,有倒悬着的房屋和树木的幻影。

知识延伸:

这是光的折射造成的,沙面的一薄层密度较小的热空气使光线发生折射,沙漠中会出现“海市蜃楼”也是这个原因。

黑球变银球

操作难度:★

实验方法:

找一个大钢珠,把它放在蜡烛或煤油灯的火焰上烧,使钢珠表面熏上一层黑烟。另外做一个小盘,把钢珠放在盘上,然后吊放到瓶子里的水中。这时你再注意观察钢珠,竟变成了一个美丽的银球。多么奇怪的现象啊!

知识延伸:

这是因为钢珠表面有一层黑烟,使水不能浸润钢珠,而水的表面张力使水分子在黑烟外面形成一层水表面。这层水表面把射向钢珠的光线反射出去,这时人们只能看到反射的强光,于是黑色的钢珠就变成一个“银珠”了。

射线照相

操作难度:★★

实验方法:

如果你有一块夜光表,就能做一个利用放射线给物体照相的实验。

用包照相纸的黑纸,糊一个5厘米见方的小纸袋。在暗室中,从未曝光过的135胶卷上剪下3厘米长的一段。将胶片装入小纸袋内,用胶水封好口。

应特别注意不能让胶片曝光。然后,回到卧室,把小纸袋平放在书桌上,取一枚回形针平放在小纸袋的中央。再在回形针上面压上夜光表,表面要朝下。

这样放两三天后,再到暗室里把胶片从小纸袋中取出,进行显影、定影。你会看到胶片上有一个回形针的投影,这就是夜光表上的夜光粉放出的射线给回形针照的相。如果实验时能把表的有机玻璃面罩取下来,胶片上留下的回形针投影会更清晰。

知识延伸:

我们知道,普通照相是利用自然光线使胶片感光的,而自然光是无法穿透黑纸的。但是,夜光表上的夜光粉里,掺有微量的镭化合物。镭会自发地放射出一种人眼看不见的微粒,正是这种微粒组成的射线穿透了黑纸,使小纸袋内的胶片上留下了回形针的“倩影”。当年,正是由于包在黑纸里的胶片莫名其妙地被感光,才引起了科学家的兴趣和研究,最终发现了放射线。

夜光粉中的镭发出的微粒和夜光粉中的其他物质分子碰撞时,会产生微弱的闪光。由于这种碰撞极其频繁,所以这些间断的闪光看起来就像一个稳定的光源,但我们还是有办法从中看到频频的闪光的。

在暗室中,连红灯也别亮;或在晚上把卧室里的门缝和窗都遮得严严实实的。先让自己的眼睛适应这黑暗的环境,然后,把事先准备好的高倍放大镜(如修钟表人用的放大镜或显微镜、望远镜上的目镜),对准夜光表上的夜光粉仔细观察,你便会看到许许多多微弱的闪光,犹如在黑色的天幕中闪闪发光的焰火一般,煞是好看。每一次闪光都表明有一个微粒从镭原子核中放射出来。不论春夏秋冬、白天黑夜,这种闪光都不会停止。

立体观察器

操作难度:★★

实验方法:

你可以不花钱就做好一个立体观察器,它可使你的眼睛利用视觉表演一番特技。

用铅笔和尺子在一张薄纸板正中画上一个简单的十字框。框边应约长5厘米、宽1厘米多,掏空十字框,留下方纸板。

去掉十字框后,将纸板成直角立放在一张画图或照片前。眼睛向下,通过十字开口看图(拍摄的建筑物照片,效果最好),几秒钟后,平面图像变得具有立体感。如果你希望观看立体头像,这自制的观察器就能使你如愿以偿。

知识延伸:

请大家动脑筋想一想,这是什么道理?我们在前文中所讲解的光学知识就可以解释这个现象。本章的最后一个小实验的知识延伸就由大家自己来总结完成吧!

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