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。
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