物理爱好者

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立体声



战永杰



　　我们听声音时，可以分辨出声音是由哪个方向传来的，从而大致确定声源的位置。我们所以能分辨声音的方向，是由于我们有两只耳朵的缘故。例如，在我们的右前方有一个声源，那么，由于右耳离声源较近，声音就首先传到右耳，然后才传到左耳，并且右耳听到的声音比左耳听到的声音稍强些。如果声源发出的声音频率很高，传向左耳的声音有一部分会被人头反射回去，因而左耳就不容易听到这个声音。两只耳朵对声音的感觉的这种微小差别，传到大脑神经中，就使我们能够判断声音是来自右前方。这就是通常所说的“双耳效应”。

　　一般的录音是单声道的。例如一个音乐会的录音，从舞台各方面同时传来的不同乐器声音，被一个传声器接收（或被几个传声器接收然后混合在一起），综合成一种音频电流而记录下来。放音时也是由一个扬声器发出声音。我们只能听到各个方向不同乐器的综合声，而不能分辨哪个乐器声音是从哪个方向来的，感觉不到像在音乐厅里面听音乐时的那种立体感（空间感）。

　　如果录音时能够把不同声源的空间位置反映出来，使人们在听录音时，就好像身临其境直接听到各方面的声源发音一样。这种放声系统重放的具有立体感的声音，叫做立体声。

　　在舞台上用两个相距不太远的传声器，分别连到两个放大器上，然后把放大器放大后的变化电流连接到另一个房间的两个与传声器位置对应的扬声器中。这样当一个演员在舞台上由左向右、边走边唱地走过时，在另一个房间里的听众就会感到好像演员就在自己面前由左向右、边走边唱地走过一样。如果用两个录音机同时分别记录从两个传声器送来的音频电流；放音时，再将同时放音的两个扬声器放到与传声器对应的位置上，听到的声音就会有很好的立体感，这就是两声道立体声录音。现在的立体声磁性录音机大多是两个声道的。它的录音磁头和放音磁头都是由上下两组线圈做成的，磁头的磁心叠厚比一般用的磁带录音机磁头磁心叠厚要窄一半多，在磁带上的磁迹也就比普通录音机记录的磁迹窄一半多。这样，一条磁带上就有四条磁迹。在录音时，声音由布置在左右的两个传声器转变成音频电流后，由录音机内的两套放大器分别进行放大，并分别送到录音磁头的两组线圈内，当磁带经过录音磁头时，两声道的录音就同时被记录到磁带的两条磁迹上。在放音的时候，磁带通过放音磁头时，放音磁头的两组线圈分别感应出两条磁迹的变化电流，经过两套放大器分别放大，然后由布置在听众左前和右前的两个扬声器分别重放出两个声道的声音，使听众获得立体感。

　　与单声道相比，立体声有如下优点：（1）具有各声源的方位感和分布感；（2）提高了信息的清晰度和可懂度；（3）提高节目的临场感、层次感和透明度。

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为什么钻冰能取火？







　　水一般存在于0℃以下的环境中，给人以寒冷的感觉。可以用它来冷却食物或制成冷饮，如冰镇汽水、冰镇啤酒之类。冰还可以用来引火、取暖，你大概不清楚吧！



　　用“冰”取火，这绝不是天方夜谭。法国著名的科幻小说家儒勒·凡尔纳在他的小说《哈特拉斯船员历险记》中，就有用冰取火的描写。南极考察队的队员们，在丢失火种的情况下，他们面对寒冷和饥饿威胁，开动了脑筋，终于用“冰”重新取得了火种。



　　人们常听说钻木取火，而用冰是如何来取火的呢？这就是涉及到物理中几何光学的原理了。光通过两种媒质的界面时，要发生折射。凸透镜（会聚透镜）是一种光学元件，它对光有会聚作用。让一束平行光通过凸透镜，光线会聚焦点，从而使热量集中到焦点上。如果在焦点处放些易燃物质，易燃品就会燃烧起来。



　　“钻冰”取火，就是利用凸透镜对光的会聚作用。人们取大小适度的一块冰，首先将冰磨制成一凸透镜。然后，利用太阳光找到冰凸透镜的焦点，便可利用此冰凸透镜引燃火种。这就是所谓“钻冰”取火的奥妙！



　　中学生们，如果你手边有一放大镜（凸透镜），可以利用太阳光，采用平行光聚焦法，试一试能把一张白纸烧黑点燃吗？能用冰磨制一块凸透镜吗？你能“钻”冰取火吗？亲自试一试。

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公路上的海市蜃楼



安徽合肥34中　张跃



晴朗的天气里，你驱车或步行在野外平直的水泥公路上时，当你极目远望，你会发现前方的远处路段呈现一片白亮，像镜面，又像铺了一层水银。而且在白亮中，还清晰地出现更前方远处汽车穿梭的倒影，连车窗玻璃的反光都刺目可辨。这时，你会怀疑前方刚下过雨，路面有积水所致，但当你走到近前，却依旧是干燥的路面。再望前方，仍有此景状。若前方的路面有起伏，你甚至可以观察到几条这样的亮带，这就是公路蜃景。

公路蜃景是如何形成的呢？原来，在阳光的照射下，路面温度很高，使贴近路面的空气层变得稀薄，折射率减小，以致远处景物的反射光，在射向路面热气层时，会发生全反射，这全反射的光进入人眼，就引起以上的视觉效果。如果你没有机会去海边或沙漠，不妨到公路上去体会一下海市蜃楼的景象吧。

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自制教具“三棱柱水槽”

──主要用于光的折射知识引入

湖北省宜昌市六中　伍小明

光的折射现象在生活中很普遍，但一般跟我们的光路图还有比较远的差距，直接用光路图来解释不是很直观。由此，我制作了一个三棱柱水槽。该教具制作简单，使用方便，效果也很直接，具有很强的趣味性，能充分调动学生的学习积极性。当然它能演示的内容比较有限，我在教学中主要用来对光的折射现象引入。 该教具如下： 该水槽由无色透明玻璃做成，越透明越好，如果有颜色会影响效果，侧面用三块大小相同的玻璃，宽度在45～50cm比较合适，高度60cm左右，底面也有玻璃封闭，上面不封口，便于往里面加水。制作完成后，就成了一个正三棱柱容器。 使用方法：在学习光的折射现象开始时，将该容器放置在教室的中间部位，高度要在学生平视时可以看到该容器的中下部位。先让同学们透过这个空水槽看自己对面的同学，并保持位置不动；随后，往容器中加水，让同学们再透过装有水的水槽看刚才的方向，同学们都会有新的发现。他们会发现对面的同学的位置发生了偏移，透过水槽看到了不在水槽后方的同学，旁边的同学你也看到了。由此引入光在传播过程中发生了偏折。而且在这儿可以很容易让学生记住此时光线传播的方向，强调我们看到一个物体是因为物体反射周围的光线（或发出的光线）进入我们人眼。最后也可以很好地对照这个实验画出相应的光路图。 使用中可能会出现的问题： 1．水槽一定要做结实，外面最好还用透明胶再围上几圈，我在加水时，总担心这个水槽会散开来。 2．该水槽在放置时要放在平整的地方，如果不平整加水后底面容易破碎。 3．有的学生在水槽中有水时会观察到水槽内表面发生的镜面反射现象，教师要及时加以提示。

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光与色的混合

山东省莒县店子集镇中心初级中学　常松东

义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级上册第二章第五节“光的色散”中明确提出了光的三原色，而颜料的三原色只是给出混合图，具体什么颜色没有说明，要求学生自己去调查了解。学生调查的结果是：红、黄、蓝。我也请教过几位美术教师，他们的答案也是红、黄、蓝（当时参考书没有发下来）。幸好我多方查证，才没有教错。 事实上，光与色的混合除了色光的混合（也称加色混合）、颜料的混合（亦称为减色混合），还有一种叫视觉混色（也称中间混色）这是一种在视觉上形成的混色印象。 一、色光混合 色光的混合为加色混合，是光线的增加，两种色光混合，光度为两色之和，合色愈多，则光度愈强，愈近于白。其中品红与绿、黄与蓝、青与红，这些补色光混合和红与蓝、绿三原色光混合都成为白光。彩色电视机、彩色显示器、彩色液晶显示器，三基色日光灯管就是应用该原理而设计制作的。色光的三原色为红、绿、蓝。 将这色光三原色红（R）、绿（G）、蓝（B）投射到一个白色的平面上时，两种光色相叠射，则得出混合黄（Y）、品红（M）、青（C）。如果将三种原色完全重叠投射，则混合出白光（W）。 格拉斯曼（H．Grassman）总结了加色混合的现象，叫做格拉斯曼颜色混合定律，有以下几点： （1）视觉只能辨别色彩的三种变化：明度、色相、纯度。 （2）两种光色组成的混合色中，如果一种色光发生变化，而另一种不变，则混合色也随之变化。补色律：每一种色都有一个相应的补色，便产生中间色，其色调决定两色的相对数量，其纯度决定二者在色相环上的距离。 （3）色相相同的光，不论它们的光谱组成是否一样，在混色中都具有同样的效果，即视觉上相同的两色，都是等色。代替律：相似色的混合仍然相似。如果A色＝B色，C色＝D色，那么A色＋C色＝B色＋D色。 （4）由几种色光组成的混合色的亮度，是各色光亮度的总和。 二、颜料混合 绘画颜料、印刷用的油墨及其它工业用的染料等等，这些着色材料的混色大体上比原来的颜色暗。原因他们反射光线的减少，两色混合后，光度低于两色各自原来的光度，合色愈多，被吸收的光线愈多，反射的光线愈少就愈近于黑。颜料三原色品红（M）、黄（Y）、青（C）是减色原色，它们相加混合而形成的是（近似）黑（BK），或其中任何二种色料相加而呈现的混合色都是暗于原色，也就是要减却二色的补色成分。所以称这种色料的混合为减色混合。彩色印刷的油墨调配、彩色照片的原理及生产、彩色打印机设计以及实际应用，都是黄、品红、青为三原色。彩色印刷品是以黄、品红、青三种油墨加黑油墨印刷的，四色彩色印刷机的印刷就是一个典型的例证。在彩色照片的成像中，三层乳剂层分别为：底层为黄色、中层为品红、上层为青色。各品牌彩色喷墨打印机也都是以黄、品红、青加黑墨打印彩色图片的。 颜料品红（M）、黄（Y）、青（C）混合能产生红（R）、绿（G）、蓝（B），也就是说加色混合三原色与减色混合三原色成了各自相反的间色（二次色）。这个原理被应用于天然色摄影和原色版印刷等行业色的分解与构成。 三、视觉混色 视觉混色不是直接由色光混合的加色法，也不是直接用颜料调和的减色法，而是使用颜料的一种加色混合方法，也可以叫中间混合，正如约翰内斯．伊顿说的，“在我们讨论色彩调和的颜料方法之外，还有用视觉调和的方法，这种的组成是将纯度色彩并置成小色域或点子的视觉调和，然后从一定的距离来观看这个表面具有的小色域或点、线的画面。在眼睛中，他们有被调和成一个单一色彩的感觉。这种加色法调和类型的优越性是：混合后的色调掺合性较少，而颤动性则增加。” 视觉混色的色感，就其明度来说，既没有提高，也没有降低，如将色料三原色M（品红）/Y（黄）/C（青）三等分色盘，G（蓝紫）/Y（黄）和R（红）/C（青）补色等分色盘，放在转动装置上，这些色盘旋转中呈现的是漂亮的中灰色或浅灰色。这就是说，色料的三原色的反射光虽然混合不出白色，但在改变混合方法时，也不会是黑浊色，而是三色平均明度的灰色。同样，互为补色的二种色料在此种混合下，也不是黑浊色，而是二色平均明度的灰色。虽然颜色盘的混合只能用于示范表演，但却提示了这样一个原理：在视网膜的相同部位，两种以上颜色不断予以刺激，就能在人的视觉上产生被平均了的混合色──保留着两种色以上的各色平均明度的一种新的混色。

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民谚、俗语、古诗中的物理知识



江苏盐城盐都葛武中学　潘富海



在日常生活中，我们经常会接触到一些民谚、俗语、古诗，这些民谚、俗语、古诗蕴含着丰富的物理知识，我们平时如果注意分析、了解一些，就可以在实际生活中深化知识，活化知识，这对培养我们分析问题、解决问题的能力是大有帮助的。下面按类列举如下：

一、力学

1．水平不流，人平不言。

连通器的原理。

2．软也是水，硬也是水。

因为水具有流动性，所以水是软的。又因为分子之间存在着斥力，难以压缩，所以水是硬的。

3．绳锯木断，水滴石穿。

因为细绳与木块，水与石头接触时受力面积极小，产生的压强极大，所以绳可以把木块锯断，水可以把石头滴透。

4．墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。

物体内的分子都在永不停息的作无规则的运动。这是气体分子的扩散现象。

5．苹果离树，不会落在远处。

因为重力方向是竖直向下的，所以苹果离树，不会落在远处。

6．爬得高，跌得重。

因为被举高的物体都具有重力势能，并且举得越高，重力势能越大，所以爬得高，跌得重。

7．船到江心抛锚迟，悬崖勒马早已晚。

一切物体都有惯性，即保持原有运动状态不变的性质。所以说船到江心很难停下。

8．小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。

物体运动的相对性，物体是运动还是静止取决于所选的参照物。

9．小小称砣压千斤

根据杠杆平衡原理，如果动力臂是阻力臂的几分之一，则动力就是阻力的几倍。如果秤砣的力臂很大，那么“一两拨千斤”是完全可能的。

10．人心齐，泰山移。

如果各个分力的方向一致，则合力的大小等于各个分力的大小之和。

11．麻绳提豆腐──提不起来。

在压力一定时，如果受力面积小，则压强就大。

12．坐地日行八万里

由于地球的半径为6370千米，地球每转一圈，其表面上的物体“走”的路程约为40003．6千米，约8万里。这是毛泽东吟出的诗词，它还科学的揭示了运动和静止关系──运动是绝对的，静止总是相对参照物而言的。

13．如坐针毡

由压强公式可知，当压力一定时，如果受力面积越小，则压强越大。人坐在这样的毡子上就会感觉极不舒服。

14．人往高处走，水往低处流。

水往低处流是自然界中的一条客观规律，原因是水受重力影响由高处流向低处。

15．鸡蛋碰石头──自不量力。

鸡蛋碰石头，虽然力的大小相同，但每个物体所能承受的压强一定，超过这个限度，物体就可能被损坏。鸡蛋能承受的压强小，所以鸡蛋将破裂。

16．洞中方一日，世上已千年。

根据爱因斯坦的相对论，在接近光速的宇宙飞船中航行，时间的流逝会比地球上慢得多，在这个“洞中”生活几天，则地球上已渡过了几年，几十年，甚至几百年，几千年。

二、热学

17．缸穿裙，大雨淋。

缸为什么穿裙子呢？因为空气中水蒸气遇冷液化形成小水滴附着缸的外表面上。同时也暗示着降温，即将有大雨到来。

18．花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴。

因为温度越高，分子的热运动越激烈。所以当花朵分泌的芳香分子扩散运动加快时，便预示着温度升高，天气变暖。

19．真金不怕火来炼，真理不怕争辩。

从金的熔点来看，虽不是最高的，但也有1068℃，而一般火焰的温度为800℃左右，由于火焰的温度小于金的熔点，所以金不能熔化。

20．月晕而风，础润而雨。

大风来临时，高空中气温迅速下降，水蒸气凝结成小水滴，这些小水滴相当于许多三棱镜，月光通过这些“三棱镜”发生色散，形成彩色的月晕，故有“月晕而风”之说。

“础润”即地面反潮，大雨来临之前，空气湿度较大，地面温度较低，靠近地面的水汽遇冷凝聚为小水珠，另外，地面含有的盐分容易吸附潮湿的水汽，故地面反潮预示大雨将至。

21．开水不响，响水不开。

水沸腾之前，由于对流，水内气泡一边上升，一边上下振动，大部分气泡在水内压力下破裂，其破裂声和振动声又与容器产生共鸣，所以声音很大。水沸腾后，上下等温，气泡体积增大，在浮力作用下一直升到水面才破裂开来，因而响声比较小。

22．瑞雪兆丰年

由于雪是热的不良导体，当它覆盖在农作物上时，可以很好的防止热传导和空气对流，因此能起到保温作用。

23．釜底抽薪

液体沸腾有两个条件：一是达到沸点，二是继续吸热。如果“抽薪”以后，吸收不到热量，便能制止液体沸腾。

24．水火不相容

物质燃烧，必须达到着火点，由于水的比热大，水与火接触可大量吸收热量，使着火物温度降低；同时汽化后的水蒸气包围在燃烧的物体外面，使得物体不可能和空气接触，而没有了空气，燃烧就不能进行。

25．霜前冷，雪后寒。

在深秋的夜晚，地面附近的空气温度骤然变冷（温度低于0℃以下），空气中的水蒸气凝华成小冰晶，附着在地面上形成霜，所以有“霜前冷”的感觉。雪熔化时要需吸收热量，使空气的温度降低，所以我们有“雪后寒”的感觉。

26．纸里包不住火

纸达到燃点就会燃烧。

27．扇子有凉风，宜夏不宜冬。

夏天扇扇子时，加快了空气的流动，使人体表面的汗液蒸发加快，由于蒸发吸热，所以人感到凉快。

28．早穿皮袄午穿纱，怀抱火炉吃西瓜。

砂石比水具有较小的比热容

三、电磁学

29．千里眼，顺风耳。

人们利用电磁波传送声音和图像信号，使古代神话中的“千里眼，顺风耳”变为现实。并且人类的视野已远远超过了“千里”。

四、光学

30．玉不琢不成器

玉石没有研磨之前，其表面凸凹不平，光线发生漫反射，玉石研磨以后，其表面平滑，光线发生镜面反射。

31．捞不到的是水中月，摘不到是镜中花。

因为物体在水和镜中成的像是虚像，所以说在水中捞不到月亮，在镜中摘不到花。

32．池水映明月，潭清疑水浅。

平静的池水是平面镜成像，由于光的折射所以池水看起来变浅。

33．一叶遮目，不见泰山。

光在同一种均匀的介质中是沿直线传播的。

34．猪八戒照镜子──里外不是人

根据平面镜成像的规律，平面镜所成的像与物体大小相等，物像对称，因此猪八戒看到的像和自己一模一样，仍然是个猪像，自然就“里外不是人了”。

35．坐井观天所见甚少。

由于光是沿直线传播的，由几何作图知识可知，青蛙的视野将很小。

36．一滴水可见太阳，一件事可见精神。

一滴水相当于一个凸透镜，根据凸透镜成像的规律，透过一滴水可以有太阳的像，小中见大。

37．海市蜃楼

光经过密度不均匀的空气产生折射。

38．人面桃花相映红

桃花反射红光。

五、声学

39．大的地震声音沉，小的地震声音尖。

这是由于大地震的振动频率小，所以音调低，感觉声音沉；小地震的振动频率高，所以音调高，感觉声音尖。

40．余音绕梁，三日不绝。

声音遇到物体会反射回来即回声。

41．长啸一声，山鸣谷应。

人在崇山峻岭中长啸一声，声音通过多次反射，可以形成洪亮的回音，经久不息，似乎山在狂呼，谷在回音。

42．未见其人先闻其声

不同的人音色是不同的。

六、物质结构

43．墙内开花墙外香

由于分子在不停的做无规则的运动，墙内的花香就会扩散到墙外。

44．有麝自然香，何须迎风扬。

因为分子是不停的做无规则运动的。

45．破镜不能重圆

当分子间的距离较大时，分子间的引力很小，几乎为零，所以破镜很难重圆。

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奇妙的服装图案

你想过没有，服装颜色和图案的设计中，还大有学问哩！巧妙的设计，能产生奇特的效果。 许多青年人爱穿水兵的“海魂服”，这种针织衫上有蓝白相间的粗横条，清新爽朗，小伙子穿起来，确实神气。有趣的是，瘦人穿上它，显得丰满，而胖人穿了它，看起来更臃肿了。这是一种光学现象──视错觉造成的。 大小和形状都相同的物体，由于采取不同的分割方法，便会引起人们的错觉。如上图中的两个正方形，是一样大小，由于左面的采取横向分割，右面的采取竖向分割，结果左面的图形看起来高一些，右面的图形则宽一些。这种现象在物理学上叫做“分割错觉”。 同样的分割用在不同的地方，会产生相反的效果。在装璜设计上，要想使一只盒子显得高一些，就可采取横向分割；然而在衣着装饰上的分割错觉却恰好相反，矮胖的人穿横向条纹的“海魂服”，不但没有增加高的感觉、反而增加宽的感觉，显得更胖了。这是因为盒子一般不太大，它正好处在人眼的正常视野中，眼球不必转动就可以看清它，观看横向分割的时候，就会不自觉地把分割条数考虑进去，便觉得高度有所增加。观看穿横向条纹衣服的人，情况便有所不同，为了能看清这些条纹，视线必然会沿着条纹方向移动，不自觉地把条纹长度跟条纹间隔作比较，就觉得横向的宽度增大了。所以，矮胖的人不宜穿“海魂服”之类的横向条纹衣服，而适合穿竖直条纹的服装。 视错觉的现象还有好多种。假如你用一只眼睛正面去看上图中的四个字母，你会明显地感到它们的颜色深浅不同。记住那个颜色最深的字母，然后从侧面斜看这四个字母，就会发生一个意外的变化：原来那个最黑的字母，变成灰色的了，这时最黑的字母已经是另外一个了。这种现象叫做“象散错觉”。根据这个原理，现在已经设计出一些“会变色的布”──从不同的角度观察同一块布，却感到色泽、深浅都不一样。有一种斜纹布，左看似红，右看却又象绿。这除了在它的经纬纱中分别配有红、绿线外，纹理引起的“象散”现象也起了重要作用。 ` 歌唱家们在舞台上喜欢穿着拖地的深色连衣裙，或者是黑色的长装。这样的服装会给观众一种“苗条”秀丽的感觉。这也是光学原理在起作用。两个大小相等的黑白色正方形，好象白的比黑的要大一些。这是因为，浅色物体在视网膜上的像，周围总有一圈光线围着，好象是从象中渗出来似的，人们把这种现象叫“光渗”。黑色背景下的白色物体，由于光渗作用，它在视网膜上的象要比实物大一些；白色背景下的黑色物体，情况恰恰相反。所以便产生了白大黑小的错觉（光渗错觉）。假若把画在黑色背景上的白圆点，跟画在白色背景上的同样大小的黑圆点，同时放在一起看，会觉得黑圆点要比白圆点约小五分之一。同是一个人，穿深色衣服的时候，要比穿浅色衣服显得瘦些，就是这个道理。