这些物理知识就像脑筋急转弯

选择字号：超大标准 dzgoadmin 发布于2019-02-09 属于冷笑话栏目 0个评论 124人浏览

　　但是曾经小编上学的年代，物理课想做个实验都好难。老师讲的内容就是照搬书上的，看书不懂得，老师讲完照样还是不懂。这也就不能怪小编物理从来没有及过格了。

　　现在的同学们就很幸福了，物理实验一个比一个有意思，物理知识就像脑筋急转弯儿，充满好奇心的同学们怎么能错过这些好玩的内容呢？肯定一个个睁大了眼睛要看个究竟了。

　　其实要说物理和我们的实际生活有很多关联的，生活中很多现象都可以用物理知识来解释的。

　　学习物理不仅仅要学习教材上的知识，也要结合课外阅读，拓展相关知识才能把知识学得更加牢固，获得更多的崇拜。

　　“白云”、“乌云”问题属于丁铎尔散射类，散射中心是透明的液滴，其尺寸多半在微米与亚毫米之间，即与光波的波长相近，或是比后者大1～2个量级。

　　太阳的本色既不是红色，又不是绿色，而是白色。维恩定律是揭示黑体辐射谱中最强的单色成分与温度之间的对应关系，而不是说多色光引起的色觉由最强的单色成分决定。

　　“白”是多色光的综合效果，是视觉效果。视觉意义上的多色光的“色”是属于主观的感觉，它与纯客观的单色光的 “色”之间没有必然的联系。彩电屏幕能显示黄、橙、紫等种“视觉单色”，但这些色中实际上完全不含黄、橙、紫的单色成分，它们都是由红、蓝、绿三种单色成分按适当的比例配成的具有单色视觉效果的“三色光”。

　　瑞利定律（散射光强度反比于波长的四次方）是专对分子散射而言的。利用瑞利定律不难证明：白光受散射后，散射光中的蓝光（约0.45μm左右）的强度是红光（约0.65μm左右）的4～6倍。

　　白天除了早晨和黄昏时分以外，人们视野内的大气基本上是受到白光的照射。晴天来自天空的光都是空气分子的散射光，其中蓝、靛、紫成分占80%左右。靛、紫两种成分在太阳光中占的比例本来就不大，因而天空呈现蓝色。

　　从上午8时至下午4时，太阳的直射光中遭到散射的部分是微不足道的。如果有哪个傻瓜愿意用肉眼直接看太阳，那么他看到的就一定是白色圆盘，不可能是“红太阳”。但是在日出和日落之时，人们看到的太阳确实是红色的，这是因为此时的直射光线要在几乎与地面相切的方向上长距离地穿过稠密的大气层，直射光中的每一种单色成分都按指数律衰减，短波成分迅速消逝了，最终自然是红光占绝对优势。

　　尽管日出和日落之时的直射光是红色的，但夕阳斜照下的白色墙壁不是呈现红色，而是呈现橙黄色。这是因为墙壁不仅接受到红色的直射光，还接受到来自天空的散射光。这时的大气和云朵不是对白光进行散射，而是对已被浓密的大气过滤过的以黄橙为主的直射光进行散射。散射光的光源亮度虽远不及直射光的光源，但其面积远大于直射光的光源。

　　白云和乌云都是由小水滴组成的。瑞利定律对小水滴不适用，因为该定律是以气体分子的二次发射为依据的，而小水滴是比纳米粒子还要大的无色透明的球透镜。它的所谓“散射光”实际上是反射光以及经过几次折射后的透射光。

　　白云和乌云在“含水量”方面会有些差别，但“含水量”的提法是有点含糊的，词不达意。它可以被理解为整个云朵的含水量，也可以被理解为单个水滴的含水量。这两种理解都有一定根据。乌云能布满整个天空，白云却做不到。由此可见，就总趋势来说，乌云的含水量一般大于白云。但是，天空里的一丝云既可以是白云又可以是乌云，大片的云也有“白”、“乌”两种可能性，夏日巨大的白云团能在一瞬间变成翻滚的乌云团，这就不能用含水量来解释了。如果“含水量”是指“单个水滴的含水量”，那就准确了。

　　从云的形成过程来看，乌云如果不是从别处飘来的，那就必定是由白云变来的。白云则不同，它除了可以从别处飘来或是由乌云变来以外，还可以在万里晴空的背景上突然“创生”。蓝天背景能在你目不转睛的几分钟里由蓝色变成粉蓝色，再变成边缘模糊的淡淡的白云片以至变成有清晰边缘的白云朵，而乌云却不能从蓝天背景上突然冒出来。白云变成乌云多半是在雨前，乌云变成白云多半是在雨后。对此类现象的解释是：夏日地表水在烈日下迅速蒸发，使空气湿度越来越大；高空的温度低于地表温度，因而水蒸气首先在高空到达饱和状态和过饱和状态；高空总会有一些灰尘，成为凝聚中心，使饱和蒸汽和过饱和蒸汽凝成细小的雾滴；雾滴足够密集时，就成为肉眼可见的白云；雾滴越来越大，白云就变成为乌云；乌云中的水滴继续变大，就变成雨滴；雨后空气的湿度变小，水蒸气重新回到不饱和的状态，乌云中的小水滴开始蒸发，体积越来越小，这样就使乌云变成白云；白云中的雾滴继续不断地蒸发，一旦全部汽化，白云就消失了，重新露出青天。

　　白云为何“白”？乌云为何“乌”？夏日白云团在一瞬间变成乌云团的例子最能说明问题。在这种突变中，总水量基本上未变，太阳光的投射角也基本上未变，显眼的变化是“由白变乌”。这种事情总是发生在雷雨即将到来之时，这就表明“由白变乌”是水滴“由小变大”的结果。乌云并不是无亮度的“黑云”，而是有亮度的，并且其散射光实际上也还是白光，与白云的散射光在光谱方面没有差别，这是因为大水滴和小水滴对于可见光来说都是无色透明球透镜，散射光的颜色由入射光的颜色决定。一旦明确了这一点，我们就能利用“亮度”来对白云和乌云作定量的比较。

　　就单个水滴来说，散射光在特定方向上的通量与入射光的通量之比应当是一个常数，与水滴的大小无关。但就整个云团来说，散射光的总通量与入射光的总通量之比就不是常数了。单个水滴的散射截面正比于线度的平方，体积和质量正比于线度的立方。这就意味着：在云团总质量和总体积不变的情况下，如果水滴的半径增大一倍，那么单个水滴的散射截面就应当扩大为原来的4倍，而水滴总数则缩小为原来的1/8，意味着总散射截面是原先的一半。由此可见，如果白云团中的水滴是属于微米级，乌云云团中的水滴是属于亚毫米级（即100微米）,那么白云的亮度就应当是乌云的100倍。

　　在夏天，人们比较容易看到打雷，大家都知道，雷电是带电云层与带电云层之间的放电现象，或者是带电云层与地面之间的放电现象，这是非常普遍的自然现象，带电云层与地面之间的电压可以高达106~108伏特，这么高的电压往往造成建筑物、树木、电器设备的损坏和人畜的伤亡，人们很想搞清楚，雷雨云的电是怎么来的，甚至连三岁是孩子也想知道：“为什么夏天下雨会打雷而冬天不会？”对于这个常见的自然现象，许多专家解释不清楚，因此，搞清楚雷雨云的带电机理，是非常重要的。

　　第一种是在19世纪末，由J.埃尔斯特和H.盖特尔在提出，他认为是雨滴或冰雹等降水粒子在指向朝下的大气电场（如晴天电场）作用下发生极化，造成上半部带负电、下半部带正电，所以由降水粒子下半部碰撞弹回的云滴或冰晶，将带走它们下部一部分正电荷。由于降水粒子下降快，云滴和冰晶下降慢,造成重力分离,这时云的上部为云滴和冰晶（或只有一种），形成正电荷中心，云下部为降水粒子，形成负电荷中心。根据计算，发现冰晶由极化冰雹上的碰撞弹回过程或云滴由极化雨滴上的碰撞弹回过程，均可产生雷雨云中的起电，20世纪70年代以来，又为许多研究工作者在这个理论有所发展。

　　第二种是在20世纪20年代，由C.T.R.威耳逊就提出，他认为：一个极化的雨滴在有离子或带电云滴的云中降落时，如果雨滴在指向朝下的电场中降落的速度大于正离子在电场中的向下运动速度，则雨滴将会排斥正离子而俘获负离子，这种选择俘获过程称为“离子选择俘获的荷电过程”也称为“威耳逊机制”。根据计算，当云中电场强度增大到一定程度后，这种选择俘获过程就不能维持。一般这一过程只能在电场强度小于10千伏/米时发生。

　　第三种是在20世纪40年代，由E.J.沃克曼和S.E.雷诺提出，他发现当一块中性冰的两端维持稳定的温差时，热端将出现剩余负电荷，冷端将出现剩余正电荷,使两端有一定的电位差,这就是“冰的热电效应”。故当两块温度不同的冰瞬间接触时，温度较高的一块将得到负电荷，而温度较低的一块将得到正电荷。热电效应说明了冰在温度分布不均匀情况下的电荷分离现象，它可以解释下述两种起电过程：一种是当冰雹由过冷水滴和冰晶组成的冷云中降落时的起电过程。这时冰雹与大量过冷水滴碰撞，后者释放的冻结潜热使得冰雹比冰晶温度更高些，因而冰晶与冰雹接触弹回后，根据热电效应,冰雹将带负电而冰晶带正电。经过重力分离作用,云的上部为冰晶，下部为冰雹，所以云的正电中心在上部而负电中心在下部。另一种是结霜起电。考虑冰雹与过冷云滴的碰撞，这时云滴在冰雹表面上冻结(结霜现象)，形成内层暖外壳冷的温度分布。根据热电效应，冻滴外层带正电,内层带负电。由于内层冻结时的体积膨胀,使最初已冻结的外壳胀破并抛射出一些小冰屑(或小水滴)，带走正电荷，而留下的冻滴主体（冰雹）带负电。经重力分离，云的上部为小冰屑或小水滴，形成正电荷中心，下部为冰雹，形成负电荷中心。

　　第四种是在19世纪末，P.莱纳德就发现当大水滴被气流吹裂时，碎裂后的大残块带正电，小碎沫带负电。由此认为雨滴在云底附近被上升气流吹碎，使得大残块在云底附近形成次正电荷中心，而小碎沫被上升气流带上去形成负电荷中心。

　　第五种是20世纪50年代，由B.冯内古特提出，他认为云的对流运动反抗电场力而起输送和聚集荷电云滴和冰晶的作用。上升气流携带云底正离子向云中运动，直至上部形成正电荷区。由于高空传导电流使大量负离子来到云的上表面并附在云滴或冰晶上（见地空电流），然后由云周围强烈的下沉气流带下来。到达云下的负电荷增强了地面电场，使地面感应，产生尖端放电，从而产生更多的正离子，这种正反馈过程最终将造成雷雨云中常见的电荷分布，这个解释也称为对流起电。

　　雷雨云中产生电荷并形成一定空间分布的过程，是大气电学的重要内容之一。在二十世纪中，这个学者只是翻译或者是参考国外的理论，没有中国本土的原创性解释，实际上，雷雨云带电机理并不复杂，首先，雷雨云带电与温度有关系，夏天，由于气温高，空气中的水蒸气被太阳光的辐射而电离，使得云层中存在大量的正电荷和负电荷，这些正电荷和负电荷在风力的作用下，在地磁场中沿东西方向运动时，就会受到地磁场的洛伦磁力的作用而偏离，如果风向是从东向西，正电荷就会向下运动，负电荷就会向上运动，如果风向是从西向东，正电荷的受力方向与上述相反，因此，风力越大，这种正负电荷积聚的越多，云层之间的电压也就越高，当带正电的云团和带负电荷的云团靠近时，就会击穿空气分子，造成电子流的定向移动，电流产生的热使空气迅速膨胀爆炸，此时出现的就是闪电并伴随着雷声。

　　如果带电云层带的是正电荷，在靠近地面时，会吸引大量地面上的电子靠近，首先在比较高的建筑物或者是树木上积聚，因此，雷雨天在高大的建筑物或者是树木下避雨，往往造成雷击事件，如果带电云层带的是负电荷，在靠近地面时，会排斥地面上的电子远离，使比较高的建筑物或者是树木上带上了正电，因此，雷雨天在高大的建筑物或者是树木下避雨，也避免不了雷击，为了避免建筑物遭到雷电的破坏，安装合理的避雷设施的非常必要的。

　　各地由于地理位置的不同，带电云层的形成主要是东西走向的风力，是由于带电粒子在地磁场中作切割磁力线的运动，受到磁场力而彼此分离而形成的，是非常简单的起电道理，冬天，由于太阳辐射比较弱，在空气中不容易造成空气分子的电离，因此，即使冬天风力再大，也不会形成带电云层，所以，冬天下雨（雪）不会打雷，个别地段例外，关键要看空气中能够被电离的程度，如果电离程度高一些，也可能出现雷打冬的现象。

　　美人鱼来到岸上后，王子的当务之急是什么？在我们了解鱼的眼睛为什么是鼓鼓的后答案立马就揭晓了！！