物理爱好者

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日食和月食







在自然现象中，日、月食可以被列为最著名之列了。直到今天，许多教派还赋予日月食宗教的色彩。例如在印度，某些部落就认为月食是一条龙吞食了月球。幸运的是有一个英雄砍掉了龙的头。所以月亮很快就重现了。在我国也有天狗吃月亮的传说。不管现在人们是否相信这些传说，这并不重要，但它反应出人们对这种自然现象的强烈关注。

日全食绝不是什么罕见的事情，大约每一年半就在世界的某个地方发生一次日全食。当发生日食时，月球正运行在地球和太阳中间，月球椭圆形的影子投影到地球表面。由于地球和月球都在运动，所以月球的影子以很快的速度扫过地球表面。在投影扫过的区域内，人们就可以看到日全食。扫过的这片长条形区域成为全食带。由于全食带很窄，一般仅有200公里左右，所以对于在地球上某一特定区域的人们来说，要约300年才能见到一次日全食。

日食的开始是默默无闻的。在太阳的西边缘，由月影产生一个小小的缺口，这意味着月球已开始侵占太阳表面了。这个小缺口在逐渐增大，直到约一个半小时后，太阳的表面几乎完全被侵占，只剩一条娥眉月形的亮带。以上构成了日食的偏食阶段。接下来直到全食发生的几分钟是很壮观的：气温骤然下降、天空变暗、群星浮现、一团淡黄色的薄雾笼罩着远方的地平线。鸟儿们由于突然来临的黑暗而不知所措，四处乱蹿寻找着自己的家。一切都好象在刹那间肃静了下来。当窄窄的弯月形的光边穿过月面上粗糙不平的谷地时，就变成一系列的小珠子。这些光斑成为“贝利珠”。日食的观测日食的观测方法有多种。直接用肉眼观测是很危险的。在每次日食的时候，总有些人因用肉眼直接观测而使视网膜受损。人的晶壮体象凸透镜一样把阳光聚焦在视网膜上。当直视太阳时，会烧伤视网膜，损伤视力，严重者可导致失明。在偏食阶段，你可以用望远镜投影的方法来观看。小孔成象法、在脸盆里放稀释的墨水法也可以观看。最普通的方法是用熏黑的玻璃，磁盘盘芯，照相底片或焊工的防护玻璃。当全食发生时，你就可以用肉眼直接观看了。这时太阳的光亮已降低到满月的程度。月球象个黑盘子挡住了太阳的光球。唯一可见的是太阳的日冕，一个非常漂亮的太阳外层大气。

月食日食发生在新月时，也就是农历初一左右。相反月食发生在每月十五左右的满月时。这时，月球运行进地球的阴影中。由于地球在月球轨道处的投影总比月球大，所以月环食的情况是不会发生的。月全食每13．5个月发生一次，月偏食的情况少些，约22个月一次。尽管月全食在发生频率上比日全食少，但对住在某个地区的人们来说更有机会看到月全食。为了观看日全食，你必须到那窄窄的全食带中去，而对于月全食，只要是处于面对月球的那一半地球的人来说都可以看到。在月食时，地球的阴影逐渐蚕食掉月面，使夜空变暗。由于地球大气层对光线的散射作用，使太阳余光可照射到处于地球阴影中的月球上，从而日全食时的月面不是全黑而是呈现一种古铜色。即使仅通过一个小望远镜，看到的月面也是非常漂亮的。对任一年，都会至少发生两次日食，最多发生7次食：五次日食两次月食或四次日食三次月食。

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为什么停车信号用红色







我们知道，光线通过空气时会发生散射，对于相同的媒质来说，光线的波长越短，散射作用越强，光线的波长越长，散射作用就越弱。

在所有的可见光中，红光的波长是最长的，它约为紫光的1．7倍，所以空气对红光的散射作用最弱，它可以传得较远。特别是在下雨或大雾的天气里，空气的透明度大大降低，这种作用就更为明显。

用红色信号灯作为停车信号，可以使司机在比较远的地方看到信号，制动车子，减速慢行；如果司机在近处才看见停车信号，由于车的惯性作用是停不住的，极易发生危险。另外，红色会引起人的视神经细胞的扩展反应，是一种使人兴奋的扩张色，所以红色信号灯比较醒目，这也便于提醒司机及早刹车，防止事故发生。

红色信号灯不仅可以作为停车信号，还可以作为各种危险、警示信号。比如，在城市的某些高大建筑物的顶上常要装设红灯，这一盏盏的红灯可以保障夜航飞机的飞行安全，防止撞机事故的发生。另外，还可以作为公安消防部门的标志。

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镜子的妙用







镜子，可以说是家家都有。它之所以能映出你的模样来，完全是因为镜子有反射光的本领。

据说河南殷墟古墓中出土的古铜镜的研究，我国劳动人民制造和使用铜镜至少有三千二百多年了。

镜子除了用来梳妆，还有其他用途。阿基米德就曾使用平面镜火烧了敌人的战船。

有一天，烈日当空，罗马舰队来攻叙拉古城。突然，阿基米德出现在城头，只见他一招手，城墙上站起不计其数的妇女，人人都拿着一面铜镜子。罗马士兵开始时提心吊胆，以为阿基米德又发明了什么新式武器，后来看到妇女们手里拿的是镜子，不禁大笑起来：难道镜子能阻挡我们攻城吗？没等罗马士兵笑完，就见阿基米德把手一招，让铜镜反射的阳光恰好射到一艘敌舰的船帆上，妇女们也一起将镜子的反射光射到这个船帆上。不一会，罗马将军乘坐的这艘旗舰着火了，士兵们惊叫着跳水逃命，再也笑不起来了。

阿基米德用平面镜火烧了敌船，庙里的和尚却用平面镜来避灾祸。

从前，在深山中的古庙房檐下，常常倾斜的挂着一面大青铜镜，镜面对着上山的羊肠小道。在镜子斜对着的庙里的地上放着一盆水，从水中可以看到镜子反射来的庙外得情况。在慌乱年代，老和尚一听外面有动静，便赶快去看盆中的水，若有歹徒前来捣乱，不等坏人登门，和尚们便躲的无影无踪。和尚们实际上是用平面镜做成了潜望镜，虽然和现在的潜望镜样子不同，但道理是一样的。

农民在修建水利工程时，有时也巧妙的利用了平面镜。有些水利工程需要修地下隧道，在地下无法解决照明的时候，人们就在井口和井底拐弯处各放一个大平面镜，就可以把绚丽的阳光送进几十米深的竖井和隧道里。

你知道自行车尾灯的用处吗？千万不要以为它只是一种装饰品，它的主要功能是为了安全。尾灯的外表面是一个透明窗，内表面有许多个互相垂直的由三个面组成的小三棱锥。这些三棱锥实际是些光的反射器，不论光从哪里射来，它都能把光线平行于原方向反射回去。在夜间骑车时，后面汽车的灯光被尾灯反射到汽车司机眼中，会使司机看清前面的自行车，避免发生交通事故。

你见过万花筒吗？现在它也许引不起人们很大的兴趣了，但在一百多年前它刚出现时，却引起了世界的轰动，许多人爱不释手，甚至不少人写文章赞美它。在筒里放上些彩色纸片或碎玻璃片，会出现美丽的图案。略一转动，又会出现各种不同的图案。其实，万花筒构造十分简单，它只是用三块大小一样的平面镜拼成一个三角棱柱，中间放上些彩色碎玻璃或彩色纸片即可。由于三个镜面的反射，每个碎片都能成五个像，许多碎片就会成许多的像，这些像互相对称，组成了美丽的图案。至于万花筒能组成多少个图案，即使请一位大数学家来，也不可能数的清。

凹镜和凸镜称为球面镜，它们与平面镜一样，也是利用了镜面反射光线的作用。利用凹镜会聚光做成太阳灶，已为人们熟知的应用。其实，凹面镜还有更多的应用。如仔细看一下生物显微镜的载物台下面，会发现装着一个凹镜，它的作用是反射并会聚光，增强观察的亮度。当光照射到凹镜上时，经凹镜反射并会聚的光穿过放在载物台小孔上的切片，经物镜、镜筒和目镜到达观察者的眼中，能使观察者清楚的看到切片。

在一些游艺室里，你会看到哈哈镜。当你走到镜子前，会看到镜中自己那奇怪的样子，几乎不能相信是你自己。稍一移动，又会变成另外一副奇怪的样子，原来，哈哈镜的各部分都不是平的，有的部分是凹面，有的地方是凸面，凹面可以成放大的虚像，凸面可以成缩小的虚像，这就造成了你身体的奇怪样子了。

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皓月当空与繁星满天







“皓月当空”、“繁星满天”是语文教学常用的两个成语，常有人将它们搭配而用。从语文角度来说，它们字数对称、读起来朗朗上口，因而显得珠联壁合。可看似姻缘甚浓的两个成语却并不该出双成对，因为“皓月当空”“繁星满天”是说一轮明月挂在空中，周围繁星似锦、星罗棋布，想来是一幅众星捧月的星空美景。可仔细想来，这是不可能出现的情景。我们不妨用物理知识解释一下“皓月”与“繁星”的成因及特点，便知其然。

众所周知，月亮和大多数的星星都不是光源，但我们可以看到它们，原因是照到它们表面的太阳光发生漫反射后光线照到了人的眼睛里，引起了人的视觉，对于同一光源来说 ，光源离光照面越远，光照面上的照度越小；光源离光照面越近，光照面上的照度越大。例如，一盏60瓦的白炽灯，放在狭小的卧室，因为墙壁距白炽灯较近，因而显得非常明亮；而放在宽敞的大厅，因为墙壁距白炽灯较远，因而比较昏暗。

一般的星星到地球的距离都远大于月亮到地球的距离。所以本身不发光的星星靠反射太阳光引起人的视觉，由于距地球太远，反射产生的星光比月光暗的多。本身发光的部分恒星，许多比太阳明亮的多，同样是因为距地球太远，因而仍然没有月亮那样明亮。皓月与繁星的关系就好比一盏明亮的日光灯与一支昏暗的蜡烛放在一起一样，蜡烛的光被日光灯遮盖的所剩无几。所以“皓月当空”与“繁星满天”便互不相融，只有“月明星稀”一词更为确切。

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光速是怎样测出来的







真空中的光速是最古老的物理常量之一。伽利略曾经建议，使光行一段7．5千米的路程以测定其速度，但因所用的设备不完善而未成功。

1676年，丹麦天文学家罗迈第一次提出了有效的光速测量方法──利用木星卫星的成蚀。惠更斯根据罗迈提出的数据和地球的半径，第一次计算出了光的传播速度约为200000千米/秒；1728年，英国天文学家布拉德雷得出光速为310000千米/秒；1849年，法国人菲索测得光速是315000千米/秒；1850年，法国物理学家傅科测出光速是298000千米/秒；1874年，考尔纽测得光速为299990千米/秒。接下来以光速测定为终身目标的是迈克耳孙。

迈克耳孙1873年毕业于美国海军学院，并留校教物理和化学。大约在5年后，开始进行光速的测量工作，随后游学欧洲，在德国和法国学习光学。回国后离开海军成为凯斯学院物理学教授。迈克耳孙因为精密光学仪器和和借助这些仪器进行的光谱学和度量学的研究工作作出的贡献获得1907年的诺贝尔物理学奖。

迈克耳孙自己设计了旋转镜和干涉仪，用以测定微小的长度、折射率和光波波长。1879年，他得到的光速为299910±5千米/秒；1882年，他得到的光速为299853±6千米/秒。这个结果被公认为国际标准，沿用了40年。迈克耳孙最后一次测量光速在加利福尼亚两座相差35千米的山上进行的，光速测量精确度最后达到了299798±4千米/秒。他就在这次测量过程中中风，于1931年去世。

在激光得以广泛应用以后，开始利用激光测量光速。其方法是测出激光的频率和波长，应用c＝λν计算出光速c，目前这种方法测出的光速是最精确的。根据1975年第15届国际计量大会决议，把真空中光速值定为c＝299 792 458米／秒。在通常应用多取c＝3×108米／秒。

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小小窗户知识多



湖北钟祥市第五中学　李昌华



只要我们留心，仔细观察，认真思考，就会觉得物理就在我们的生活中，就在我们的身边。比如我们在教室、家里、车上随时都可以看见各种各样的窗户玻璃，别看它平常，其中却有很多物理现象，蕴含着许多物理知识。现略举几例：

● 在天气寒冷时，教室的窗户玻璃会变得模糊起来，而家里的窗户玻璃却没有这种现象？

在天气寒冷时，教室内的水蒸气遇到冷玻璃而液化，并吸附在窗户玻璃上，所以玻璃变得模糊。教室内人多，空气中水蒸气的含量比家里大的多，所以在教室里这种现象就非常明显，而在家里却不明显。

● 寒冷的冬天，窗户玻璃室内的一面会结上一层冰花，而室外却没有？

在寒冷的冬天，特别是在深夜，气温特别低，室内的空气中的水蒸气遇冷凝华成冰而吸附在玻璃上。但室外的气温一直很低，空气中的水蒸气含量少，所以窗户玻璃室外的那一面不会有冰花。

● 外面骤然降温，而关紧门窗的室内仍然较暖和？

在室外，由于空气的运动，冷空气代替了热空气，所以外面的气温骤降。如果门窗紧关着，室内的热空气不能与室外的冷空气交换，室内也就比较暖和。夏天打开空调时要关好门窗也是这个道理。

● 小轿车的挡风玻璃为什么是倾斜的而大货车的挡风玻璃却是竖直的？

轿车比较低，司机看前方时视线接近平视。如果轿车的挡风玻璃是竖直的，在夜晚车内开灯时，车内的人和物体就可以在玻璃上成像。根据平面镜成像的特点，它们所成的像就会在司机的正前方，从而容易使司机产生错觉。挡风玻璃做成倾斜的，车内的人和物体的像在司机的斜上方，就不会干扰司机。而大货车比较高，司机的视线向下。挡风玻璃是竖直的，夜晚行车车内有灯时，车内的人和物所成的像在司机的正前方，并不会干扰司机的视线。

● 浴室、卫生间的窗户大多用毛玻璃，它有什么作用？

毛玻璃又称为磨砂玻璃，它是将平板玻璃的表面经机械喷砂、手工研磨或用氢氟酸溶蚀等方法处理成均匀毛面而成。光射到玻璃上时能发生折射，但由于表面粗糙，它的折射杂乱无章，因而它具有透光而不能透视的特点。这种玻璃多用于需要隐蔽或不受干扰的房间，如浴室、卫生间和办公室的门窗等。

● 透过窗户玻璃看物体有时会变形，这是为什么？

室外的物体发出（或反射的光线）通过玻璃时要发生折射，有时由于玻璃不均匀（物质、厚度等）或表面不平整而导致折射光线偏离，这些光线再射进人的眼睛，人所看见的物体就变了形。

● 夜晚，我们在教室内看不清外面的物体，但可以看见教室内的物体在玻璃中成的像；而在白天，可以看见室外的物体，却看不见室内物体在玻璃中所成的像？

我们知道，光线射到玻璃上时既发生反射，又发生折射。夜晚，教室内有灯，玻璃反射室内的光线比室外射进室内的光要强得多，因此室内的人就可以清楚地看见室内的物体通过玻璃所成的像，而看不见室外的物体。白天的情况正好相反。

● 起风时，若窗户没关严，留有小的缝隙就会听到呜呜的响声。这是怎么回事呢？

这是因为窗户没有关严，留有一些小的缝隙，空气快速通过小的缝隙时，就像我们打口哨一样，引起空气的振动而发出响声，并且风越大声音的响度就越大；缝隙越小，声音的音调就越高。

● 为什么关紧门窗外面的噪声变小了？

减弱噪声有三种途径：在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱。如果噪声声源在室外，关紧门窗，就在传播过程中减弱了噪声，噪声就会变得小了。门窗的密闭性能越好，就越能减弱噪声。

● 用干抹布擦玻璃时，为什么玻璃上总会粘上一些轻小的物体？

用干抹布擦玻璃时，抹布和玻璃发生摩擦，使玻璃带电，而吸引轻小物体。

其他的还有，如汽车上的窗户玻璃多用钢化玻璃，是因为这种玻璃在破碎时成颗粒状，不易伤人；轿车的后窗玻璃多用电热玻璃，是因为在天气寒冷时给玻璃通电产生热，防止车内的水蒸气液化吸附在玻璃上而影响司机观后；还有一种玻璃具有单视效果，这种玻璃是在平板玻璃表面涂覆金属或金属氧化物薄膜制成的。它在迎光的一面具有镜子的特性，而在背光的一面则具有普通玻璃的透明效果。白天，人们从室内透过热反射玻璃幕墙可以看到外面车水马龙的热闹街景，但室外却看不见室内的景物，可起到屏幕的遮挡作用。晚间的情况正好相反，由于室内光线的照明作用，室内看不见玻璃幕墙外的事物，给人以不受外界干扰的舒适感，但对不宜公开的场所应用窗帘等加以遮蔽。还有一种夹层玻璃（也称中空玻璃），用它作窗户玻璃具有隔热、隔音的功能。

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人是怎样看见物体的？



周肇威



　　很早以前就有人提出这个问题了。曾经有人认为是眼睛发出光线，这些光线碰上物体，人才看见那些物体。还有人认为眼睛发出触须那样的东西，通过触摸而看到物体。实际上这些看法很容易驳倒。如果人眼能发出光线或触须，那么为什么在黑夜看不见物体，而一开灯就能看见了呢？

　　直到公元11世纪，阿拉伯科学家伊本·海赛木（我国以前有些书中翻译为阿尔哈金）才纠正了上述看法。他认为光线是从火焰或太阳发出，射到物体上，被物体反射后进入人眼，人因此看到东西。

　　现在我们知道，人眼好像一架照相机。当发光物体发出的光或不发光物体反射的光进入眼睛，通过眼睛的折光部分在眼的视网膜（俗称眼底）上形成物体倒立的像，然后通过神经系统传到大脑，产生视觉，人就看到了物体。

　　对于这个问题，既然我们已经弄明白了，今天继续研究它还有什么意义呢？大家想一想：我们现在已经制造出了机器人，要机器人能更清晰地看到东西、分辨东西，就需要制造能很好地仿效人眼的仪器。但现在的机器人以及一般光学仪器还远远没有人眼那么精密、灵巧和高度自动化呢！