一个个经典实验,揭开物理世界的奥秘(2)
2024-01-13 来源:飞速影视
演示伊始,研究人员就将光学厅的光源全部关闭,辉光球在黑暗中绽放出绚丽的光辉,不断地弧线游动在球体的内部。研究人员从抽屉中取出日光灯,当日光灯靠近辉光球时,它突然亮了起来。面对这种现象,参观者显然很感兴趣。
“辉光球和霓虹灯、日光灯的应用原理非常相似。实验中日光灯会亮的原理,在于辉光球周围存在一个高压电场,当日光灯靠近辉光球时,日光灯两端有一个电压,两者中充有稀有气体,光管里面的气体就会发生电离,从而发光。”研究人员说。
接着,研究人员示意记者用手指接触辉光球,此时球体周围的弧线变小甚至消失,光线几乎都集中在手指附近,产生的弧线顺着手指的触摸移动而游动扭曲,并随手指移动而摆动,美不胜收。
研究人员解释,当辉光球工作时,在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手(人与大地相连)触及球时,球周围的电场、电势分布不再均匀对称,球中心与手之间存在一个极大的电势差,且球中的气体已被电离,在球与手之间形成通路,自然就产生了弧线随着手指起舞的神奇现象。
风洞实验:飞行器的摇篮
摸索着从光学厅的转角走出来,一下子仿佛从黑暗世界中迎来了光明,力热声学厅出现在眼前。
一架小巧的飞机模型旁边围拢了一圈参观者,还有人掏出手机从多角度拍摄录像,仿佛在参观稀世珍宝。在研究人员的操作下,装置中的风机给风,嗡嗡的噪音逐渐加大,飞机模型倏忽颤动了一下,随之腾空而起,飘浮在空中,变成了一架真正的“飞机”,跟着气流的变化而升高降低,引发惊叹声一片。
风洞实验,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。在学术界,风洞被喻为“飞行器的摇篮”,流传着“有什么样的风洞,才能有什么样的飞机、飞船、火箭、导弹”的说法。
研究人员说,由于目前的空气动力学理论发展尚不够成熟,因此,实验研究是当前唯一可信的研究手段。设计出一架飞机、一辆汽车或者一枚火箭,为了验证设计是否科学,需要先做一个小的模型,对其吹风,利用各种实验技术观测空气如何流过模型表面,测量模型表面的速度、压力以及温度,继而再计算出涡量场、热流场等各种数据。“无论是波音747,还是国产大飞机C919,风洞实验都是必不可少的。”
力热声学厅的奇妙之处不止于此。有的演示通过看似反常的现象使人重新认识基本物理规律,例如锥体上滚实际展示了刚体质心在重力作用下自发下移的过程;又如最速降线告诉我们,两点之间用时最短路径的距离不一定最短;蛇形摆则将摆长决定周期的单摆运动做出了有规律的花样摆动……一切实验都捉摸不透,却又有迹可循,给人留下的印象久久不能忘怀。
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