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剛過飯點(diǎn),小編閃擊可樂!
你是否想過
閃光燈的強(qiáng)光
除了能被我們看見
還能不能帶來
聽得見、摸得著的變化?
今天,我們就用幾種常見材料
帶你看看閃光燈
截然不同的另一面!
實(shí)驗(yàn)器材
黑色卡紙、黑色塑料袋、不銹鋼盆、閃光燈、所標(biāo)杯
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安全提示:實(shí)驗(yàn)過程中閃光燈會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)光和局部高溫,請(qǐng)勿直視閃光,也不要長(zhǎng)時(shí)間接觸易燃材料。
實(shí)驗(yàn)步驟
將不銹鋼盆倒扣在桌面上,把充好電的閃光燈對(duì)準(zhǔn)盆底,二者之間保持約一到兩厘米的距離,注意不要直接接觸盆底。開啟閃光后,可以發(fā)現(xiàn):不銹鋼盆會(huì)在閃光瞬間發(fā)出清脆的聲響。
將閃光燈緊貼黑色塑料袋表面,開啟閃光后再將其移開。此時(shí)可以看到:
塑料袋被照射的位置出現(xiàn)穿孔,洞口邊緣出現(xiàn)局部熔融或收縮的痕跡。
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隨后,將兩層黑色塑料袋疊放在一起,再把閃光燈壓在上方,重復(fù)上述操作。可以觀察到:兩層塑料袋在被照射區(qū)域粘連在一起,局部材料發(fā)生熱熔,接觸面結(jié)合。
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第三步:
將閃光燈直接壓在黑色卡紙表面,閃光后迅速抬起。可以觀察到被照射區(qū)域立即冒出一縷白煙。
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原理解說
為什么黑色塑料袋會(huì)破洞、黑色卡紙會(huì)冒煙?
這是因?yàn)檎障鄼C(jī)用的大功率閃光燈能在極短的時(shí)間內(nèi)(比如小編用的閃光燈設(shè)置的閃光時(shí)間為1/20000秒)發(fā)出極其強(qiáng)烈的光,釋放巨大的能量,瞬時(shí)功率可達(dá)上萬瓦。
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相機(jī)用的閃光燈
而黑色的物體幾乎不反射光,吸收光的能力強(qiáng)。當(dāng)閃光燈緊貼黑色塑料袋和黑色卡紙閃爍時(shí),它們瞬間吸收了大量的光能,并轉(zhuǎn)化為熱能。
塑料袋的熔點(diǎn)較低,瞬間的高溫直接把局部燙熔化了,所以會(huì)破洞。兩層塑料袋疊在一起時(shí),接觸面融化后再冷卻,就緊緊粘在了一起。
黑卡紙遇到瞬間的超高熱量,表面纖維被高溫烤焦,于是就發(fā)生了輕微的燃燒現(xiàn)象,冒出了一縷白煙!(博物館通常不允許用閃光燈拍照的原因也類似,高能量的強(qiáng)光容易加速字畫、絲綢、古籍等文物老化。)
那么,不銹鋼盆為什么會(huì)發(fā)出聲響?
小編閃擊辦公室!
原理也是類似的。當(dāng)強(qiáng)烈的閃光打在不銹鋼盆底時(shí),雖然金屬表面會(huì)反射很多光,但依然會(huì)吸收一部分光能并瞬間變熱。盆底表面突然受熱膨脹,也就是在極短的時(shí)間內(nèi)猛地向外拱起一下,然后又回彈——這效果相當(dāng)于盆底被敲了一下——在鐵盆中激發(fā)了一個(gè)彈性波,使鐵盆振動(dòng)起來,發(fā)出“當(dāng)”的一聲!
小 編閃擊垃圾 桶!
這種現(xiàn)象被稱為光聲效應(yīng)。一些更有趣的例子是,用PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)光的強(qiáng)光手電筒照射金屬板、蝴蝶翅膀時(shí),會(huì)發(fā)出微弱的嗡鳴聲。這也是因?yàn)榭焖匍W爍的強(qiáng)光使材料持續(xù)振動(dòng)發(fā)出了聲音。感興趣的同學(xué)們可以自行嘗試。
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PWM強(qiáng)光手電筒照射蝴蝶翅膀發(fā)出嗡鳴聲 | 來源:萌萌的自然卷@b站
光聲效應(yīng)最早是在1880年由科學(xué)家貝爾(就是發(fā)明電話的那個(gè)貝爾)發(fā)現(xiàn)的。他發(fā)現(xiàn)閃爍的光束照射密封容器中的物質(zhì)時(shí),可以檢測(cè)到聲波信號(hào)。據(jù)此,他還發(fā)明了“光話”(photophone),不過由于實(shí)用性不如電話,并沒有流行開來。
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“光話”(photophone)
現(xiàn)在,光聲效應(yīng)可以被用于醫(yī)療成像中。用脈沖激光照射成像部位,使組織發(fā)生熱彈性膨脹,發(fā)出超聲波用于檢測(cè)。血紅蛋白、血氧飽和度等均會(huì)影響組織的光吸收能力,從而改變超聲信號(hào)的強(qiáng)度,可以反映一些病理學(xué)信息。此外,光聲效應(yīng)還可以應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、呼氣分析、測(cè)量材料性能、無損器件探測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。
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醫(yī)學(xué)光聲成像 | 來源: 醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室
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編輯:余蔭鎧 & 王驍天
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