演示实验的物理性与趣味性

周四, 是实验室科研探究课的日子。

这一次, 我去了之前从来没有去过的地方(其实我才在学校呆了不到一年)——六教6A500的物理演示实验室, 在老师带领下, 做了很多好玩的实验。

这个实验室主要分为两个区域, 光学和力学。

我到的比较早, 在外面看了看, 发现这个实验室实际上是对外开放的, 同学们有空的时候都可以去玩。我提前了几分钟进去, 提前看了看里面的实验设备和实验说明。

实验室的设备很多, 包括但不限于用来演示光的干涉衍射的激光器、光纤一类的实验设备和各种力学实验器材。

老师说, 这个实验室没什么人知道, 所以我倒是感觉很幸运我能知道有这个地方。

首先, 老师着重讲了3D技术。

3D技术分为几个阶段, 红蓝为代表的双色3D、偏振的3D、液晶3D、裸眼3D和最先进的杜比3D。

实现3D, 实际上就是让两个眼睛看到的东西有视差。

红蓝3D是最简单的一种, 通过滤色片来使得两个眼睛看到的像不一样。透过看起来是红色的滤色片, 能看到蓝色的东西, 而透过看起来是蓝色的滤色片, 能看到红色的东西。这是因为红色的滤色片把背景颜色变红, 真正红色的东西淹没其中, 蓝色也一样。

由于滤色片会干扰图像本身的颜色, 所以这种3D技术在黑白的情况下表现很好, 彩色的表现就比较糟糕了。实际上, 红蓝3D出现于黑白电视的阶段。

自然光线通过偏振片之后会变成偏振光, 而且偏振光不能通过方向不同的偏振片, 这样, 就可以通过两台输出偏振方向不同的光的放映机以及偏振眼镜实现3D了。光通过偏振片之后会变暗, 长时间观看这样的图像会导致眼部疾病, 所以人们需要更好的3D技术。

于是, 就出现了一种液晶3D的东西。液晶3D显示器一个场只显示一只眼睛应该看到的图像, 并通过无线信号, 一般是红外信号, 与液晶3D眼镜通信, 同步左右眼切换的频率以及相位。眼镜根据显示器的信号, 控制左右眼的液晶片是否遮挡视线来使得左右眼看到不同的东西。然而, 似乎这样还是没有完美的解决亮度的问题。我的3D投影仪就是利用的这个技术。

裸眼3D, 很类似我们小时候尺子上、卡片上的, 从不同方向上看起来不同的画的技术。它需要用到光栅, 而这种光栅的性能要求很严格, 因此成品率很低, 价格很高。另外, 光是制作静态的图片就很困难, 要求打印精度非常高。综合起来, 价格因素导致这种技术无法普及。学校实验室的一台裸眼3D显示器, 据说要6万多元(忘记了是美元还是人民币元), 然后3D效果看起来并不是很理想。

杜比3D是先进的技术, 用了光的干涉现象。投影仪发射每种颜色时, 左右眼的图像使用的光的不同频段, 眼镜上则镀有相应频段的光的增透膜。这种技术与偏振3D、液晶3D这种挡住图像的技术不同, 它是通过增加光的亮度来使得左右眼的像不同, 所以亮度问题得以解决。不过, 镀膜的成本也较高, 但是还算可以接受。

之后, 老师介绍了一种奇特的石头, 这种石头在向某个方向转动的时候很正常, 而向另外一个方向转就显得”不太乐意”了。这个现象不是因为科里奥利力作用, 但是这种石头的形成, 可能和科里奥利力有关。

最后, 老师演示了高温(-195.79°C, 77K)超导。第一步, 将一个导体放入一杯液氮中”煮”(液氮因为温度很高而在沸腾, 就好像在煮)一会儿使其降温到氮的沸点。之后, 将它强行放入一个水平的磁场轨道中, 由于通过超导体的磁通量不会发生变化(这是一个简单的解释, 应该不太准确, 详细内容参见https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%82%81%E6%96%AF%E7%B4%8D%E6%95%88%E6%87%89), 这个超导体就不会发生上下的移动, 就只在磁场的范围内水平无摩擦的滑动了。这里, 老师演示了磁铁相对于超导体在上、下两个方位的情况, 不过我觉得他们的原理完全一样。我之前听说过超导, 特别地, 学习高中物理时也做过相应的题目, 不过第一次亲眼见到这个现象还是感觉很震撼。

总之, 强烈推荐大家去这个实验室玩一玩。

发表评论

注意 - 你可以用以下 HTML tags and attributes:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

:wink: :twisted: :roll: :oops: :mrgreen: :lol: :idea: :evil: :cry: :arrow: :?: :-| :-x :-o :-P :-D :-? :) :( :!: 8-O 8)

本文链接:https://twd2.me/archives/8267QrCode