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酷炫科学(id: SciencePorn)
文 / 窗敲雨
编辑 / 果酱
今天果酱要和大家分享三个可以在家尝试的小实验,它们非常简单,不过,背后的科学知识可不简单哦,操作完,别忘了和孩子分享背后的原理。
弹跳泡泡
需要的东西就是一双干净无油污的手套(亲测棉手套和毛手套应该都可以)、泡泡水(买或者自己配都可以),以及吹泡泡的工具。
吹一些泡泡,先尝试空手去接住它们。这时候,会发现泡泡碰到手的时候比较容易破掉:
然后,戴上手套再试一下。这时候会发现接触到手套表面的时候,泡泡比较不容易破掉,用戴着手套的手甚至可以让泡泡一次又一次地弹起来:
原理解释:
人的皮肤会分泌一些油脂,这些油脂会改变表面张力,起到消泡的作用,让泡泡容易破掉。而干净的手套杜绝了油脂,而且纤维织物的表面结构空隙比较多,与泡泡的接触面积也比较小。因此用手套接泡泡时,泡泡更不容易破掉,而且也不容易附着在织物上,因此还可以再次弹起来。
如果是把手打湿,也可以让泡泡比较不容易破,不过这样泡泡会附着在手上,也很难弹起来。
如果自己配泡泡水的话,在洗涤剂之外也可以加入一些甘油或者糖浆,这些富含羟基的物质可以与水相互作用,减慢液膜的蒸发,这样泡泡膜会更结实一些~用这样的泡泡水来做效果会比较好,当然很多市售的泡泡液配方已经考虑了这些因素,所以也会很好用。
大锤砸冰糖
实验操作非常简单,就是字面上的操作。房间关灯,然后抡起锤子把冰糖敲碎。先上动图:
没有,你的眼没瞎,动图也没问题,手机也没卡……如果睁大眼睛仔细看的话还是能看到微弱的蓝光闪现的(电脑上看会比较清楚……)
如果你嫌用锤子砸麻烦,对着镜子龇牙咧嘴咬碎冰糖也应该可以看到。甚至有人用手枪在一片漆黑中击中冰糖,并利用这仅有的一点微光拍下了照片。这种发光的现象被称为
摩擦荧光(Triboluminescence)
。
许多材料都会有摩擦荧光现象,但是成因各不相同。冰糖的摩擦荧光现象源于它的晶体具有一定的不对称性。这样的晶体被破坏时,不会有天然的一致理想破碎面。当晶体面破碎时,崎岖不平的界面上破碎的化学键会比理想面更多,更容易带上正负电极性。带极性的晶体层暴露在表面,需要回归到电中性,于是敲碎晶体所用的能量之中的一部分就这样蓄积成了电势能。当然,这个状态不会持续很久。异性电荷会迅速被吸引到一起,并把能量释放出来。和闪电一样,释放出的电势激发了空气中的氮气并放出你所看到的蓝紫色光。
不过,即使是这种在家里就可以做的实验,其中仍然可能包含最前沿的物理学家都尚未解决的谜题。
这个看起来很普通的现象其实并没有被研究透彻。上面的理论可以解释像冰糖这种带有不对称性的晶体为什么会产生摩擦荧光,但是还有一些没有不对称性的晶体也会产生摩擦荧光,已知的摩擦荧光据称至少有6-7种不同的成因。而人们对这种现象的研究早在百年前就开始了,至今仍未结束。
白板笔画小人
这在去年年初,可是网红款小实验。
需要工具:
白板专用笔(黑色即可,也可以加入其他颜色)
油性记号笔(非必需,但可以对比现象,增加更多玩法~)
干净、光滑的无孔表面(我选择了陶瓷餐盘,也可以尝试铝箔、光滑的桌面、玻璃等等,不确定能不能擦干净的表面请慎重尝试)
水
基本玩法:
最简单的一种玩法,就是在瓷盘之类的光滑表面上用白板笔画好火柴人等图案(如果不够清楚可以多描几遍),稍等片刻,待笔迹干后,向盘中倒水。
顺利的话,你可以看到原本贴在盘子上的小人被水流整个冲起,漂浮在水面上四处游荡:
进阶玩法:白板笔+记号笔
有了白板笔,你就能画出各种可以被水冲走的图案,而油性记号笔的加入,还能创造更丰富的效果。与容易被擦掉的白板笔不同,油性记号笔的笔迹在光滑的表面上也足够牢固,只用水冲是很难洗掉的。因此,可以用油性记号笔来画背景和那些不希望被冲走的图案,然后再在其中加入白板笔的部分。
你可以自由发挥创意,有了固定和可冲走的部分,可以演绎出很多有趣的效果。例如视频博主Steve Mould就展示了小人被飞碟吸走的景象:
而我则拍下了一个更加恶意的示范……(嗯,我真是太讨厌了……)
剩下的就交给大家自由发挥啦~
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