登陆注册
45203400000008

第8章 生活与科技(7)

声音的传播速度与介质的性质有密切关系,它与介质的弹性模量成正比,而与介质的密度成反比。固体和液体的密度比气体的要大得多,从这个角度出发,声音在这类介质中的传播速度本应小于在空气中的传播速度。但是固体和液体的弹性模量一般远远大于气体的弹性模量,换句话说,声音传播过程中,介质分子依次在自己的平衡位置附近振动,某个分子偏离平衡位置时,周围其他分子就要把它拉回位置上来,也就是说,介质分子具有一种反抗偏离位置的本领。不同的介质分子,反抗本领不同,即弹性模量不同,反抗本领大的介质,传递振动的本领也大,它对于声音的影响程度远远超过了密度的影响,传递声音的速度就快。固体和液体的弹性模量大于气体的弹性模量,所以声音在固体和液体中跑得比在空气中快。

不过,也有例外,有一些固体物质的弹性模量很小,如铅在受到外力敲击后不能像钢铁那样恢复原来的形状,因而铅中的声速仅为1200米/秒。橡胶具有多孔性和特殊的化学结构,因此橡胶中声速更小,只有62米/秒。

声音的震动

下雪后,人们会发现雪不仅使大地显得异常洁净,而且雪后环境显得特别寂静,尽管车辆行人并未比平常减少许多。那么,这是为什么呢?

雪刚下时,地面上松软的积雪中有许多小空隙,雪中的小空隙吸收了周围环境中的声音,所以下雪后环境显得特别寂静。这同纤维材料和多孔材料能吸音的原理相同,通过小空隙的声振动不能恢复原状,因而不能正常反射,它的大部分声热转化为热能,当然,这种热能是极小的。

当雪被压得比较坚实的时候,这种吸音能力就减弱了。

水的沸点

人们常说,水在100度时才会烧开。这句话的真正意思是:在大气压强为1个大气压时,水的沸点是100摄氏度。

当我们用水壶或锅烧水时,容器里的水烧开后,水温达到100℃,这时一部分水变成了水蒸汽,水蒸汽冲破水面跑入空气中,就形成了水的沸腾现象。在100℃的水为液态和气态混合物,在100℃时水的气相与液相达到平衡。只要容器里还有液态的水,那么,加大火力或持续加热,只能导致水继续从液态变为气态,而水、气混合物的温度却不会升高。

钢轨铺设与热胀冷缩

常坐火车的人知道,每隔一段很短的时间就会听到“咯噔”一声响,在整个旅程中,“咯噔”声响个不停,催人欲睡,而每一声“咯噔”响起时,你还会感觉到车体有一些轻微的颠簸。靠近钢轨仔细观察,会发现每隔10余米,两截钢轨之间就会留有一点空隙。为什么要在钢轨间留一点空隙呢?

原来,这样做是为了解决钢轨的热胀冷缩问题。

在通常的情况下,各种物体在外界温度变化时会发生热胀冷缩的现象,即温度升高,体积增大,温度降低,体积缩小。在一定温度下,钢轨的长度是一定的,但当温度发生变化时,它的长、宽、高都会随之变化。如果安装时钢轨之间严丝合缝,确实能减少列车通过时令人讨厌的“咯噔”声和颠簸,但是,由于热胀冷缩现象的存在,夏天天气炎热时,钢轨长度增大,没有预留缝隙的钢轨只能向上隆起,显然这样对行车安全不利。为避免这种现象的发生,必须在钢轨之间预留缝隙。

钢轨间的缝隙到底应当留多大合适呢?为了行车安全,轨缝一般不能超过11毫米,由实验测定:钢轨温度每变化1℃,每一米钢轨就会伸缩0000011米。在中国,南方和北方的铁路线上,冬夏之间的气温通常可相差80℃左右,根据固体线膨胀关系计算下来,每一段钢轨的长度以125米为宜。

当然,为了提高行车速度,保证行车安全,也为了消除讨厌的“咯噔”声和颠簸,如果钢轨之间没有缝隙当然更好了。在炼钢时,设法改变钢材的性质,减少钢材的热膨胀系数,就可以大大消除钢轨的热胀冷缩现象,这样钢轨的长度就可以造得比较长,减少预留的缝隙。现在高速铁路的钢轨每一段较长,铁路上预留的缝隙也少,在这样的铁路上旅行,旅客会感到更加舒适。

低温世界

低温世界是一个奇妙的世界,与常温世界完全不同。把物体放在液化了的气体中冷冻,会发生许多让人意想不到的变化。

在室温下非常坚韧的物质,如各种金属,放到液化气体中,它们在低于77K的低温下会变脆,不堪一击;许多原本坚硬的金属,用锤子敲击,会变成粉末;平日里鲜艳而娇嫩的鲜花,在低温中变得像玻璃一样脆,用锤子轻轻一敲,立刻变成碎片;鲜蹦活跳的泥鳅,被放入液氮中,立刻僵硬不动,但是将它取出回到室温后,却又可以恢复生命活力。

如果用低温液化气体做实验,一定要注意,不要使手指和皮肤接触到液化气体,否则,手指就会坏死,从手掌上断掉,皮肤也会变黑、坏死。

光的种类及特性

什么是光呢?你也许会说。光不就是我们平时看到的太阳光、灯光、还有其它一些五彩缤纷的光吗。这只回答对了一部分,因为还有一些光是我们肉眼看不见的。

光,通常是指人眼可见的那个波段的电磁波,如紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光。不过,光还包括一些紫外和红外辐射,它们是看不见的。

那么,究竟光是怎样的东西呢?不同时代的人对它的解释也不相同。在18世纪的时候,人们一般认为光是由微小的粒子组成的,并且认为这些粒子在均匀物质内作匀速直线运动。这就是所谓的光的微粒说。

但是,在19世纪前半叶,光的微粒说又被推翻了。这是由于光的干涉、衍射等现象的发现,有人提出了光的波动说。

现在人们对光有了较为全面的看法。由于光在很多方面(如干涉、衍射等)显示了它是电磁波;另外一些现象(如光电效应)则证明了它的粒子性。因此,人们认为光是具有波粒二象性的。

近视眼镜

你周围的人有眼睛近视的吗?你注意过他们的眼镜吗?是不是有的眼镜看起来好像很厚?

近视眼形成的原因很多,从医学角度来讲主要有以下一些原因,如眼球长度的变长,角膜曲率变大,眼内介质折射率的异常等。从几何光学来看,近视眼是眼睛不能把较远物体清晰地结像在视网膜上,而是将它聚集到视网膜前,但近视眼能把距眼近的物体成像在视网膜上。近视眼可以配戴适当的凹透镜加以矫正,因为加在眼睛前面的凹透镜可以改变物体发出的光的线路,使其可以成像在视网膜上,这样近视眼就可以看清物体了。

近视眼可以通过一定的仪器来测量其近视的程度,近视越厉害,所测得的度数就越高,所需凹透镜的弯曲度就越大,依照这样度数制作的眼镜看起来就会像酒瓶底一样有许多的圈。

光的折射

在生活中,有时不经意将筷子放在盛有水的盆、杯子或碗里时,筷子一半露在水面上,另一半没入水中,从斜上方观察筷子时,你会发现一个奇怪的现象,筷子好像折了一样,你知道这是什么原因造成的吗?

原来这是由于光的一些特性决定的。光在同一种物质中总是沿着直线传播的。但是,当光从一种物质进入另一种物质时,例如,从空气进入水或从水进入到空气,由于光在不同物质中传播速度不同,光在两种物质的分界面上会转个弯,再沿着一条直线传播。光的这种现象,就叫作光的折射。

没在水中的筷子反射的光线经过水与空气的分界面时,向水面偏折了一个角度,使我们看到筷子在水中的部分与在空气中的部分形成了一定的角度,就好像筷子折断了一样。所以,这种现象正是由光的折射特性所造成的。

这种现象在许多场合都可以观察到。

当我们站在水池或溪水边看水里的游鱼时,从鱼身上反射出来的光线,在光线从水与空气的分界面通过时,也形成了折射,光线改变了原来直线的方向,向水面偏了一个角度。我们所看到的,就是已经偏转了一定角度的光线。所以,沿我们的角度看到的鱼并不是真正的鱼,在我们视线的延长线上,是一虚假的“鱼”。

所以,渔夫在叉鱼时不会直接用鱼叉去叉所看见的“鱼”,而是向较深较远的地方刺去,这样才有可能刺到鱼。

立体电影

人们在观察周围景物时,是用左右两眼来观察的,这样就会在大脑中感受出立体的视觉结果。

立体电影就是根据人的双眼视觉原理,采用两个焦距相同,水平轴间距也近似人眼间距的摄影镜头,在同一条胶片上,拍摄同一物体的两个影像。然后把这两个水平视点和视野稍有差异的影像同时放映在银幕上,成为两个重叠在一起而又稍有偏离的立体画面信息。观众只要戴一副专用的偏光眼镜,使左眼只看到左面镜头拍摄的图像,右眼只看到右面镜头拍摄的图像,这样人就像用双眼看立体的物体那样,这时,图像就能在人们的大脑中产生出立体感。

但是有的立体电影并不需要观众戴眼镜,这又是怎么回事呢?原来,这种立体电影与别的电影并没有什么不同,只是它的银幕很特殊。它由无数多个小小的棱形或圆形的光学透镜排列成双层光栅银幕。这种银幕可以将左面镜头投射过来的图像反射给观众左眼,将右面镜头投射过来的图像反射给观众的右眼,并能在一个固定的汇聚点产生一个焦点范围,观众只要坐在这个焦点范围内,就可以使左右眼分别看到各自的图像了。

红外线

同类推荐
  • 我是个笨女生.第1季,天上掉下个坏男生

    我是个笨女生.第1季,天上掉下个坏男生

    刚上初一的奇奇丢了爸爸却捡回一条流浪狗,从此开始了“险象环生”的单亲生涯:她用特别的方法对付脾气剧爆的老妈;她用真诚的心对待两个最好的朋友——棉花糖和蚕豆;她用独到的视角看待和评价她的老师;她不顾流言蜚语,勇敢地结交传说中的“流氓恶霸”——外号叫“土匪”的插班男生……。
  • 青少年素质养成必读故事:让青少年学会沟通的故事

    青少年素质养成必读故事:让青少年学会沟通的故事

    《让青少年学会沟通的故事》由李超主编,是一本关于青少年索质培养的励志类书籍,《让青少年学会沟通的故事》通过一个个生动鲜活的故事来启迪、教育青少年,帮助青少年养成一份必备的好索质。
  • 走进科学·奇物怪事

    走进科学·奇物怪事

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 小时候的秘密:神奇六侠

    小时候的秘密:神奇六侠

    八年前的一个下午,猫猫在生日那天帮助一只来自外星球的小蓝猫修好了因出故障迫降在地球上的飞船。后来,猫猫班上突然转来了一个新同学——媚媚帅。媚媚帅给媚媚们写信让他们发现自己身上竟然有种神奇的力量。从此,媚媚村变得不再平静。就在猫猫怀疑一切都是媚媚帅在搞鬼时,媚媚帅却说出了惊人真相,有一颗天外飞星偏离了正常轨道即将撞向地球,拯救地球的使命落到了神奇六侠身上,他们该怎么办?媚媚帅会是来自外星球的小蓝猫吗?神奇六侠的命运又将会发生怎样的逆转?
  • 感悟一生的故事励志故事

    感悟一生的故事励志故事

    这套《感悟一生的故事》经过精心筛选,分别从不同角度,用故事记录了人生历程中的绝美演绎。本套丛书共25本,包括成长故事、励志故事、哲理故事、推理故事、感恩故事、心态故事、青春故事、智慧故事等,每册书选编了最有价值的文章。
热门推荐
  • 伐魔局

    伐魔局

    受师父之托下山前往伐魔局,突如其来的少女徒弟,不断涌现的魔族,伐魔少年开启新的篇章!
  • 巧夺天下

    巧夺天下

    只要锄头挥得好,没有墙脚撬不倒。“撬墙脚系统”任务日常:1、闲来没事,撬个小弟。——街舞达人?正好我要举办慈善义演。——天才导演?正好我要拍几部纪录片。——美女记者?正好!我缺一个暖床的!2、一方有难,“红心”支援。——最近协会缺钱?嗯,哪些富豪为富不仁来着?正好我要去赈灾。——慈善界有蛀虫?那我就撬掉你的资金来源,正好我要创立“五常慈善奖”。——天下没有异能界,只有意能界?敢来捣乱,正好我要撬了你的“意能”。《巧夺天下》,一场慈善的故事,一个书生的传奇。
  • 仙宋诸天

    仙宋诸天

    于天下之巅,望古都开封,千年城墙,数不尽人间沧桑,道不尽悲欢离合。一介凡人,一梦千年,重生宋神宗赵顼,携诸天系统再造大宋。且看今日,诸天万界,谁主沉浮!
  • 爱你是我一生的承诺

    爱你是我一生的承诺

    她是一民人民警察,却义无反顾爱上了杀人犯的儿子,她温暖了他冰冷的心,换来了他挚烈的爱恋;当她满心欢喜会与他天长地久之时,意外的邂逅,她的生命中闯入了另一个自带光环的男人,他的霸道、任性让她不知所措,命运的分叉口,她该怎样选择......
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 优伶春秋(上)

    优伶春秋(上)

    中国是一个拥有五千年灿烂文明史、又充满着生机与活力的泱泱大国。中华民族早就屹立于世界的东方,前赴后继,绵延百代。
  • 直播帝国

    直播帝国

    斗鱼小员工撞破上司奸情,被逼的家破人亡,重生到斗鱼出世前夕,一手创立了举世无双的斗牛直播平台。想来直播?男的请自便,女的得展示才艺!比如......想看直播?这里有草根主播,有LOL界泰斗,有职业队员,有明星,有世界名人,比如faker,小智,小苍,小漠,蛋糕,冯提莫,五五开,炫神,mini,饼干,超级小杰......。直播分类?游戏,户外,元气,影视,棋牌......
  • 为给青春加点儿料

    为给青春加点儿料

    我不是一个任性的人,但一直梦想更任性。——小花
  • 穿越超兽武装之云狐

    穿越超兽武装之云狐

    完全不明白自己死后怎么穿越到了超兽武装的世界,对于这个快十年没有看的良心国漫,云舒表示:我记忆力很好,剧情都知道。自从来到这个世界第一天,云舒就知道,自己这只蝴蝶己经影响到剧情了,不然怎么会有一个从来没出现过的种族,有一个从来没出现过的异能锁,而且自己还是跟天羽一样被玄易子从其他平行宇宙带到第一平行宇宙的……##########################我只是个萌新,不喜请勿喷。
  • 成就精英:优秀员工格守的8种行动准则

    成就精英:优秀员工格守的8种行动准则

    斯宾塞说:“成功的第一个条件便是虚心,对自己的一切敝帚自珍的成见,只要看出同真理相冲突都愿意放弃。”虚心的人勇于承认错误、正确地面对批评、善于用积极化解抱怨……虚心的人能赢得同事的尊重和老板的赏识。