【正文】 ............................................28 光纖通信 ....................................................................................................................28 碳納米管 ....................................................................................................................29 聲波殺手 ....................................................................................................................29 電燈為什么會突然變暗 ...............................................................................................30 吳健雄博士 .................................................................................................................31 新行星的發(fā)現(xiàn) .............................................................................................................32 小居里夫婦也獲得諾貝爾獎 ........................................................................................33 氫彈 ...........................................................................................................................34 游蕩的神秘之光 ..........................................................................................................34 什么是中子彈 .............................................................................................................35 AB 效果 .....................................................................................................................36 霍金的故事 .................................................................................................................36 中微子 ........................................................................................................................37 光與電的相似性 ..........................................................................................................38 7 電路分析與計算 1 號 黃啟林 1．如圖所示是某電路的一部分，其中 R1＝ 11Ω， R2＝ 2Ω， I1＝ ， I2＝ ，則通過電流表的電流大小是多少？方向如何？ 解：由圖可知，電流 I 通過節(jié)點分開成 I1 和 I2，由于電路其它部分未知，過 B點電流是分開還是匯合的要看 R3 上電流的方向， R3 上電流方向由 UA、 UB決定， I1通過 R1電勢差 U1＝ I1R1＝ ， I2 通過 R2 電勢差 U2＝ I2R2＝ ，所以 UB＞ UA，且UBA＝ ， I＝ UBA/R3＝ ，方向從 B 到 A。節(jié)點 B 是 I2 和流過電流表電流 IA的匯合，則過電流表的電流為 ，且方向是從右到左的。 2．如圖所示，電阻 R R R3的阻值都是 1Ω， R R5阻值都是 ， ab 端輸入電壓 U＝ 6V，當(dāng) cd端接電壓表時，示數(shù)為＿＿＿＿ V。 解：接電壓表時，可認(rèn)為其電阻無窮大，電壓表示數(shù)即R2 兩端的電壓，由于電阻 R R R3的阻值都是 1Ω，所以U＝ 2V 海市蜃樓 2 號 丁善 蘭 夏天，在平靜無風(fēng)的海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時能看到山峰、船舶、樓臺、亭閣、集市、廟宇等出現(xiàn)在遠(yuǎn)方的空中，古人不明白產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，對它作了不科學(xué)的解釋，認(rèn)為是海中蛟龍（即蜃）吐出的氣結(jié)成的。因而叫做“海市蜃樓”。 海市蜃樓是光在密度分布不均勻的空氣中傳播時發(fā)生全反射而產(chǎn)生的。夏天，海面上的下層空氣溫度比上層低，密度比上層大，折射率也比上層大，我們可以把海面上的空氣看作是由折射率不同的許多層氣體組成的，遠(yuǎn)處的山峰、船舶、樓臺、亭閣、集市等反射出來的光線射向空中時，由于不斷被折射，越來越偏離方向，進(jìn)入 上層空氣的入射角不斷增大，以致發(fā)生全反射，光線反射回地面，人們逆著光線看去，就會看到遠(yuǎn)處的景物懸在空中。 在沙漠里也會看到海市蜃樓現(xiàn)象，太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣比上層空氣的密度小，折射率也小，從遠(yuǎn)處物體射向地面的光線，進(jìn)入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角不斷增大，也可能發(fā)生全反射，人們逆著光線看去，就會看到遠(yuǎn)處的景物的倒影，仿佛是從水面反射出來的一樣，沙漠里的行人常被這種景象所迷惑，以為前方有水源而奔向前去，但總是可望而不可及。 8 顯微鏡的構(gòu)造 3 號 付章敏 顯微鏡可用于觀察細(xì)菌、動植物的組織、 金屬的結(jié)構(gòu)、細(xì)微物體。人眼只能看清大小為 ㎜左右的細(xì)節(jié)，在顯微鏡下則可看到一千到一千五百分之一大小的物體，大提高了我們的能力。那么它的結(jié)構(gòu)是臬的呢？ 如圖是顯微鏡的成像光路圖，物鏡 L1 到被觀察物體 AB 的距離稍大于焦距 f1，通過物鏡 L1得到放大的實像 A’B’，對于 A’B’來說又是目鏡 L2的物體。使 A’B’位于目鏡的焦點以內(nèi)。則 A’’B’’是 A’B’的虛像。從圖中看 A’’B’’和視角比眼睛直接看 AB 時大得多。 A’’B’’就是通過顯微鏡后觀察到 AB 的像。 用等電勢法簡化電路 4 號 黃宏齡 如圖所示電路，路端電壓 U＝ 6V， 6個電阻阻值都為 5Ω。求電流表的讀數(shù)。 解：粗看電路異常復(fù)雜，由環(huán)形電路加上 6 條導(dǎo)線組成。如果用等電勢法分析情況就大不相同了。 如圖，由于電流表直接接于電源的負(fù)極，而沒有支路，因此電流表測得的是干路電流，由歐姆定律得： I＝ U/R，只要求出 R 即可。 根據(jù)等電勢法原理，電流由正極流過 R6， A、 B、 C 等電勢， D、E、 F 等電勢，則可知等效電路如圖所示。 I＝ 1A。 獲得短波長激光的捷徑 5 號 陳凱峰 美國和保加利亞的研究人第一次利用桌面儀器，從極端短波長的 光得到類似激光的光束，這個技術(shù)對于高分辨率的顯微鏡和全息攝影具有不可估量的價值。到目前為止，只能從紫外光和長波長的光得到激光。為了要得到“空間齊性相干”（即所有的光波的步調(diào)彼此連續(xù)）的遠(yuǎn)紫外波段光， Randay Bartels 和同事們將一束高強(qiáng)的激光投影到充滿氬 9 氣的空光管中，這個過程將轉(zhuǎn)變成了光譜中的遠(yuǎn)紫外波段，產(chǎn)生了“完全相干方向，向前的短波長激光”。研究小組通過詳細(xì)記錄小物體的全息圖象，論證了這個高度集中的光束的精密度，研究小組的工作的另外一個優(yōu)勢是，他們的實驗儀器的尺寸僅為 3 英寸 12英寸，很適合實驗 室使用。 光的粒子 6 號 鄭 妤 我們從日常生活經(jīng)驗中知道，白熱金屬塊（例如火鉗）的溫度比紅熱金屬塊高，一塊太冷而不足以發(fā)出可見光的金屬仍會因太燙而不敢用手去碰。任何一個物體都在很寬的波長范圍內(nèi)發(fā)射電磁波，但是，輻射強(qiáng)度的峰是在一個由物質(zhì)溫度決定的波長上，溫度越高，這個峰值波長就越低。整個輻射譜的形狀都一樣。而峰的位置則精確地反映出輻射溫度，這種譜就是一個“完美”輻射體產(chǎn)生的著名的“黑體”譜，宇宙背景輻射就具有這種黑體譜，相應(yīng)的略低于 3K。 德國物理學(xué)家普朗克發(fā)現(xiàn)，解釋黑體譜觀測性質(zhì)的唯一途徑是光由原子 內(nèi)的振蕩電荷以一種很小的能量包的方式發(fā)射出來，這意味著原子對光的吸收也只能一份一份地進(jìn)行。普朗克把這個概念用輻射頻率γ來表達(dá)，頻率可以理解為每秒鐘經(jīng)過一個固定的波峰的個數(shù)，對波長為 10－ 7 米，速度為每秒 30 萬千米的光來說，頻率就是 31015Hz。普朗克還發(fā)現(xiàn)，每一個頻率的光都有一份特定的能量，它等于頻率與一個常量 h 的乘積，這個能量是任何原子以該頻率所發(fā)射或吸收的能量的最小份額。原子所發(fā)射或吸收的能量只能是這個基本單元的精確整數(shù)倍。 普朗克認(rèn)為對發(fā)射或吸收的限制只是由物體內(nèi)振蕩電荷的某種性質(zhì)所致。后來他算出了那個對所有輻射都相同的值。它現(xiàn)在被稱為普朗克常量，其值很小，為sJ ?? ? 。即使對頻率為 1015Hz 的光來說，能量的單位也只有約 10－ 18J，而一個電燈亮一分鐘的能量就有 6000J。正因為 h 的很小，燈泡所發(fā)射的光才看似連續(xù)，而事實上，可見光是由億萬個小能量包組成的。 腦磁場圖 7 號 陳 興 科學(xué)家預(yù)言，可用類似的方法治療神經(jīng)錯亂，也可以用來增強(qiáng)記憶和學(xué)習(xí)效率，對腦磁場的測定結(jié)果表明，睡覺時磁場最強(qiáng)，腦磁場圖很有希望像電圖一樣作為臨床診斷的重要手段，可以得到更多的腦部信息 ，此外，有人試驗用電磁場進(jìn)行局部麻醉，用藥物和磁場相結(jié)合的方法治療疾病。不久的將來，電磁療法將會像注射、服藥、手術(shù)那樣普遍采用。 10 次聲波 8 號 蔡美華 在自然界，聲源振動所發(fā)生的聲波頻率范圍十分廣泛。人耳只能聽到頻率在 20 赫至2 萬赫之間的聲音。經(jīng)科學(xué)測定，人們把 2 萬赫以上的聲波叫超聲波，把 20 赫以下的聲波稱為次聲波。 次聲波的產(chǎn)生：①自然的力量，如火山爆發(fā)，地震、雷鳴、閃電、臺風(fēng)等都能發(fā)生強(qiáng)烈的次聲波。②核爆炸，火箭發(fā)射，超音速飛機(jī)的飛行，都伴有次聲波的發(fā)生。③振動臺的振動，鼓風(fēng)機(jī)工作時的不均勻氣流，煉 鋼爐焰產(chǎn)生的渦流壓力，車船行駛時機(jī)器運轉(zhuǎn)等，也都會發(fā)生次聲波。 特點：頻率低，波長長，衰減慢，滲透性強(qiáng)（只要有一點孔隙，就能滲透進(jìn)去）。 運用：①氣象工作。在現(xiàn)代化的沿海氣象站，裝設(shè)一套能接收次聲波的特殊儀器，來專門“聽取”幾千公里以外的海上氣象情況。當(dāng)遠(yuǎn)離海岸的海上出現(xiàn)風(fēng)暴時，狂風(fēng)對海水的沖擊會產(chǎn)生振動頻率約 6 赫的次聲波，使得氣象臺能首先接收到它，提早掌握風(fēng)暴情況。 ②工廠。人們利用“次聲波檢查儀”，可查出機(jī)器的隱患，防止事故發(fā)生。 ③醫(yī)院。有一種次聲波儀器，不但把人的心臟跳動的波形記錄下來，而且還能把振 動頻率為０ .25～ 赫的肺部活動記錄下來，幫助醫(yī)生診斷疾病。 ④動物實驗證明，高強(qiáng)次聲波可以與動物內(nèi)臟產(chǎn)生共振，使其心臟破裂。而這正是由于次聲波具有滲透性強(qiáng)這一特點。利用次聲波的這一特點，可以研制出一種能量很大的次聲波武器。這種武器發(fā)射時，人耳聽不到，眼睛看不到，鼻子聞不到，但其殺傷力卻令人吃驚。 如今，次聲波技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于探測海底火山爆發(fā)，水下地震及地下核試驗等。在科學(xué)研究上，人們已開始利用人工次聲波去探索地球和太空的奧秘了。 空間微重力試驗 10 號 孔 雪 空間微重力試驗 .就是利用空間一種特有的 環(huán)境條件而進(jìn)行的實驗 .遠(yuǎn)離地球表面的空間 ,隨著高度的增加 ,地球的引力就會愈小 .由于衛(wèi)星飛行的高度有限 ,重力作用尚未完全消失 ,所以稱作微重力環(huán)境 .在這里除了微重力外 ,還有高真空 ,超潔凈 ,同時空間粒子輻射強(qiáng)度也比地球上大 ,更為奇妙的是許多物質(zhì)在微重力條件下 ,呈現(xiàn)出與地面重力場不同的或差別很大的狀態(tài) .如 :晶體或金屬熔化再結(jié)晶后得到的新物質(zhì) ,消除了地面生產(chǎn)所出現(xiàn)的裂痕 .無論完整性 ,均勻性 ,純潔度及電性能等都優(yōu)于地面生產(chǎn)的產(chǎn)品用它就可以制成高性能的電子元器件 .在地面難以熔合的不同金屬在這里可以熔合 , 難以提純的金屬在 這里可以得到高純度的制品 ,微生物及植物種子經(jīng)過環(huán)境后就會產(chǎn)生基因變異 .因此 , 空間微重力試 11 驗廣泛應(yīng)用于金屬的加工提純 ,晶體的生長 ,藥物的制備 ,生物細(xì)胞的培養(yǎng)研究等多種學(xué)科。 時間對稱性 12 號 危世明 日常生活中，時間不能倒流。時間只箭永遠(yuǎn)只有一個朝向。老人不能變年輕，打碎的花瓶無法復(fù)原。過去和未來界限分明。在物理學(xué)家眼中，時間卻可以逆轉(zhuǎn)，比如說一對光子碰撞產(chǎn)生一個正電子和一個負(fù)電子，而正、負(fù)電子相遇也同樣產(chǎn)生一對光子，這兩個過程都符合基本物理學(xué)定律，在時間上是對稱的。從這個意義上說，時間沒有了方向。