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这些物理知识就像脑筋急转弯
发表日期:2019-04-26 18:34| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:原题目:这些物理学问就像脑筋急转弯 打开学科网物理频道的趣味物理就像打开了一本脑筋急转弯儿。 《为什么既有白云,又有乌云?》 《为什么炎天下雨会打雷而冬天一般不会?》 《【趣味物理】佳丽鱼来到岸上后,王子的当务之急是什么?》 像上面这种标题问题

  原题目:这些物理学问就像脑筋急转弯

  打开学科网物理频道的“趣味物理”就像打开了一本脑筋急转弯儿。

  《为什么既有白云,又有乌云?》

  《为什么炎天下雨会打雷而冬天一般不会?》

  《【趣味物理】佳丽鱼来到岸上后,王子的当务之急是什么?》

  像上面这种标题问题满屏都是,真的是抑止不住猎奇心要一看事实呢!

  若是当初晓得物理这么成心思,我必然选择学理科!

  可是已经小编上学的年代,物理课想做个尝试都好难。教员讲的内容就是照搬书上的,看书不懂得,教员讲完照样仍是不懂。这也就不克不及怪小编物理从来没有及过格了。

  此刻的同窗们就很幸福了,物理尝试一个比一个成心思,物理学问就像脑筋急转弯儿,充满猎奇心的同窗们怎样能错过这些好玩的内容呢?必定一个个睁大了眼睛要看个事实了。

  其实要说物理和我们的现实糊口有良多联系关系的,糊口中良多现象都能够用物理学问来注释的。

  只需同窗们稍稍存心进修,就能用学问获得崇敬的眼神。

  进修物理不只仅要进修教材上的学问,也要连系课外阅读,拓展相关学问才能把学问学得愈加安稳,获得更多的崇敬。

  下面揭晓谜底

  《为什么既有白云,又有乌云?》

  白云为什么是白色,乌云为什么是黑色?天空为什么是蓝色,太阳为什么是红色

  散射有瑞利散射、丁铎尔散射、拉曼散射之分。

  “蓝天”、“红日”问题属于瑞利

  散射类,散射核心是气体分子,其尺寸比光波的波长小三个量级。

  “白云”、“乌云”问题属于丁铎尔散射类,散射核心是通明的液滴,其尺寸多半在微米与亚毫米之间,即与光波的波长附近,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,而不是说多色光惹起的色觉由最强的单色成分决定。

  “白”是多色光的分析结果,是视觉结果。视觉意义上的多色光的“色”是属于客观的感受,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”,但这些色中现实上完全不含黄、橙、紫的单色成分,它们都是由红、蓝、绿三种单色成分按恰当的比例配成的具有单色视觉结果的“三色光”。

  红、蓝、绿三原色

  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。操纵瑞利定律不难证明:白光受散射后,散射光中的蓝光(约0.45μm摆布)的强度是红光(约0.65μm摆布)的4~6倍。

  白日除了晚上和黄昏时分以外,人们视野内的大气根基上是遭到白光的映照。好天来自天空的光都是空气分子的散射光,此中蓝、靛、紫成分占80%摆布。靛、紫两种成分在太阳光中占的比例本来就不大,因此天空呈现蓝色。

  从上午8时至下战书4时,太阳的直射光中遭到散射的部门是微不足道的。若是有哪个傻瓜情愿用肉眼间接看太阳,那么他看到的就必然是白色圆盘,不成能是“红太阳”。可是在日出和日落之时,人们看到的太阳确实是红色的,这是由于此时的直射光线要在几乎与地面相切的标的目的上长距离地穿过浓密的大气层,直射光中的每一种单色成分都按指数律衰减,短波成分敏捷磨灭了,最终天然是红光占绝对劣势。

  虽然日出和日落之时的直射光是红色的,但落日斜照下的白色墙壁不是呈现红色,而是呈现橙黄色。这是由于墙壁不只接遭到红色的直射光,还接遭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,但其面积弘远于直射光的光源。

  白云和乌云都是由小水滴构成的。瑞利定律对小水滴不合用,由于该定律是以气体分子的二次发射为根据的,而小水滴是比纳米粒子还要大的无色通明的球透镜。它的所谓“散射光”现实上是反射光以及颠末几回折射后的透射光。

  白云和乌云在“含水量”方面会有些不同,但“含水量”的提法是有点迷糊的,词不达意。它能够被理解为整个云朵的含水量,也能够被理解为单个水滴的含水量。这两种理解都有必然按照。乌云能布满整个天空,白云却做不到。由此可见,就总趋向来说,乌云的含水量一般大于白云。可是,天空里的一丝云既能够是白云又能够是乌云,大片的云也有“白”、“乌”两种可能性,夏季庞大的白云团能在一霎时变成翻腾的乌云团,这就不克不及用含 水量来注释了。若是“含水量”是指“单个水滴的含水量”,那就精确了。

  从云的构成过程来看,乌云若是不是从别处飘来的,那就必定是由白云变来的。白云则分歧,它除了能够从别处飘来或是由乌云变来以外,还能够在万里晴空的布景上俄然“创生”。蓝天布景能在你目不转睛的几分钟里由蓝色变成粉蓝色,再变成边缘恍惚的淡淡的白云片以致变成有清晰边缘的白云朵,而乌云却不克不及从蓝天布景上俄然冒出来。白云变成乌云多半是在雨前,乌云变成白云多半是在雨后。对此类现象的注释是:夏季地表水在骄阳下敏捷蒸发,使空气湿度越来越大;高空的温度低于地表温度,因此水蒸气起首在高空达到饱和形态和过饱和形态;高空总会有一些尘埃,成为凝结核心,使饱和蒸汽和过饱和蒸汽凝成藐小的雾滴;雾滴足够稠密时,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,水蒸气从头回到不饱和的形态,乌云中的小水滴起头蒸发,体积越来越小,如许就使乌云变成白云;白云中的雾滴继续不竭地蒸发,一旦全数汽化,白云就消逝了,从头显露彼苍。

  白云为何“白”?乌云为何“乌”?夏季白云团在一霎时变成乌云团的例子最能申明问题。在这种突变中,总水量根基上未变,太阳光的投射角也根基上未变,显眼的变化是“由白变乌”。这种工作老是发生在雷雨即将到来之时,这就表白“由白变乌”是水滴“由小变大”的成果。 乌云并不是无亮度的“黑云”,而是有亮度的,而且其散射光现实上也仍是白光,与白云的散射光在光谱方面没有不同,这是由于洪流滴和小水滴对于可见光来说都 是无色通明球透镜,散射光的颜色由入射光的颜色决定。一旦明白了这一点,我们就能操纵“亮度”来对白云和乌云作定量的比力。

  白云为何“白”?乌云为何“乌”?

  就单个水滴来说,散射光在特定标的目的上的通量与入射光的通量之比该当是一个常数,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反比于线度的平方,体积和质量反比于线度的立方。这就意味着:在云团总质量和总体积不变的环境下,若是水滴的半径增大一倍,那么单个水滴的散射截面就该当扩大为本来的4倍,而水滴总数则缩小为本来的1/8,意味着总散射截面是原先的一半。由此可见,若是白云团中的水滴是属于微米级,乌如此团中的水滴是属于亚毫米级(即100微米),那么白云的亮度就该当是乌云的100倍。

  《为什么炎天下雨会打雷而冬天一般不会?》

  在炎天,人们比力容易看到打雷,大师都晓得,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,这长短常遍及的天然现象,带电云层与地面之间的电压能够高达106~108伏特,这么高的电压往往形成建筑物、树木、电器设备的损坏和人畜的伤亡,人们很想搞清晰,雷雨云的电是怎样来的,以至连三岁是孩子也想晓得:“为什么炎天下雨会打雷而冬天不会?”对于这个常见的天然现象,很多专家注释不清晰,因而,搞清晰雷雨云的带电机理,长短常主要的。

  关于雷雨云的起电道理,国外有几种注释的理论:

  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(如好天电场)感化下发生极化,形成上半部带负电、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门正电荷。因为降水粒子下降快,云滴和冰晶下降慢,形成重力分手,这时云的上部为云滴和冰晶(或只要一种),构成正电荷核心,云下部为降水粒子,构成负电荷核心。按照计较,发觉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,均可发生雷雨云中的起电,20世纪70年代以来,又为很多研究工作者在这个理论有所成长。

  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下降时,若是雨滴在指向朝下的电场中下降的速度大于正离子在电场中的向下活动速度,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”。按照计较,当云中电场强度增大到必然程度后,这种选择俘获过程就不克不及维持。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,他发觉当一块中性冰的两头维持不变的温差时,热端将呈现残剩负电荷,冷端将呈现残剩正电荷,使两头有必然的电位差,这就是“冰的热电效应”。故当两块温度分歧的冰霎时接触时,温度较高的一块将获得负电荷,而温度较低的一块将获得正电荷。热电效应申明了冰在温度分布不服均环境下的电荷分手现象,它能够注释下述两种起电过程:一种是当冰雹由过冷水滴和冰晶构成的冷云中下降时的起电过程。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,因此冰晶与冰雹接触弹回后,按照热电效应,冰雹将带负电而冰晶带正电。颠末重力分手感化,云的上部为冰晶,下部为冰雹,所以云的正电核心在上部而负电核心鄙人部。另一种是结霜起电。考虑冰雹与过冷云滴的碰撞,这时云滴在冰雹概况上冻结(结霜现象),构成内层暖外壳冷的温度分布。按照热电效应,冻滴外层带正电,内层带负电。因为内层冻结时的体积膨胀,使最后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。经重力分手,云的上部为小冰屑或小水滴,构成正电荷核心,下部为冰雹,构成负电荷核心。

  第四种是在19世纪末,P.莱纳德就发觉当洪流滴被气流吹裂时,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构成次正电荷核心,而小碎沫被上升气流带上去构成负电荷核心。

  第五种是20世纪50年代,由B.冯内古特提出,他认为云的对流活动抵挡电场力而起输送和堆积荷电云滴和冰晶的感化。上升气流照顾云底正离子向云中活动,直至上部构成正电荷区。因为高空传导电流使大量负离子来到云的上概况并附在云滴或冰晶上(见识空电流),然后由云四周强烈的下沉气流带下来。达到云下的负电荷加强了地面电场,使地面感应,发生尖端放电,从而发生更多的正离子,这种正反馈过程最终将形成雷雨云中常见的电荷分布,这个注释也称为对流起电。

  雷雨云中发生电荷并构成必然空间分布的过程,是大气电学的主要内容之一。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注释,现实上,雷雨云带电机理并不复杂,起首,雷雨云带电与温度相关系,炎天,因为气温高,空气中的水蒸气被太阳光的辐射而电离,使得云层中具有大量的正电荷和负电荷,这些正电荷和负电荷在风力的感化下,在地磁场中沿工具标的目的活动时,就会遭到地磁场的洛伦磁力的感化而偏离,若是风向是从东向西,正电荷就会向下活动,负电荷就会向上活动,若是风向是从西向东,正电荷的受力标的目的与上述相反,因而,风力越大,这种正负电荷储蓄积累的越多,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接近时,就会击穿空气分子,形成电子流的定向挪动,电流发生的热使空气敏捷膨胀爆炸,此时呈现的就是闪电并伴跟着雷声。

  若是带电云层带的是正电荷,在接近地面时,会吸引大量地面上的电子接近,起首在比力高的建筑物或者是树木上储蓄积累,因而,雷雨天在高峻的建筑物或者是树木下避雨,往往形成雷击事务,若是带电云层带的是负电荷,在接近地面时,会排斥地面上的电子远离,使比力高的建筑物或者是树木上带上了正电,因而,雷雨天在高峻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粉碎,安装合理的避雷设备的很是需要的。

  各地因为地舆位置的分歧,带电云层的构成次要是工具走向的风力,是因为带电粒子在地磁场中作切割磁力线的活动,遭到磁场力而相互分手而构成的,长短常简单的起电事理,冬天,因为太阳辐射比力弱,在空气中不容易形成空气分子的电离,因而,即便冬天风力再大,也不会构成带电云层,所以,冬全国雨(雪)不会打雷,个体地段破例,环节要看空气中可以或许被电离的程度,若是电离程度高一些,也可能呈现雷打冬的现象。

  《【趣味物理】佳丽鱼来到岸上后,王子的当务之急是什么?》

  佳丽鱼来到岸上后,王子的当务之急是什么?在我们领会鱼的眼睛为什么是鼓鼓的后谜底立马就揭晓了!!

  当你看到鱼那两只鼓鼓的眼睛时,有没有想过这此中必定有某种启事呢?假如世界上真的有佳丽鱼,她来到岸上后能看清这个世界吗?

  谜底其实很简单:

  起首让我们回首一下光学中的折射部门学问:

  1. 光从密度小的介质进入密度大的介质时会发生偏折,两种介质的密度不同越大(好比空气和水比拟密度不同很大,而玻璃和水比拟密度不同就很小)折射的程度就越厉害。

  2. 眼睛中有一个晶状体,相当于一个凸透镜,对光线具有会聚感化,其道理就是光的折射。(眼睛就是一个很是精美的拍照机,晶状体就是聚焦头)

  3. 眼睛像看到工具就需要光线通过晶状体味聚到视网膜上,晶状体越胖,会聚能力越强,若是太胖,瘦不回来就会成为近视眼;晶状体越瘦,会聚能力就越弱,若是胖不起来了,就是近视眼。

  伶俐的你看到这里也许曾经晓得为什么鱼的眼睛会鼓鼓的了:由于鱼在水中,而水和晶状体的密度差不多,所以光折射的程度就会很小,为了使光可以或许会聚到视网膜上,就必需增胖晶状体,使会聚能力变强。所以鱼的眼睛大多都是鼓鼓的。

  再来想想佳丽鱼,她来到岸上后,光线是从空气进入眼睛,折射能力会很强,此时她的晶状体是很胖的,所以佳丽鱼是不折不扣的近视眼!王子的当务之急是给她配一个近视眼镜!前往搜狐,查看更多

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