物理趣味知識(shí)點(diǎn)：阿基米德與皇冠
物理趣味知識(shí)點(diǎn)：阿基米德與皇冠
物理是一門(mén)有趣的學(xué)科。下面是學(xué)習(xí)啦小編收集整理的物理趣味知識(shí)點(diǎn)以供大家學(xué)習(xí)。
物理趣味知識(shí)點(diǎn)：阿基米德與皇冠
傳說(shuō)古希臘的國(guó)王，想制一頂與泰爾的王冠一模一樣的純金王冠，便召見(jiàn)一位高明的首飾匠，向他說(shuō)明了旨意，并如數(shù)讓他稱(chēng)走了黃金。
過(guò)了一段時(shí)間之后，首飾匠如期將王冠交來(lái)，外表金碧輝煌，確實(shí)與泰爾的王冠完全相同，重量也恰如取走的黃金。國(guó)王按照自己原先的許諾，給了首飾匠重重的獎(jiǎng)勵(lì)。
但是那個(gè)首飾匠的舉止行動(dòng)像個(gè)騙子，被取去的黃金會(huì)不會(huì)偷換下來(lái)而摻進(jìn)了別的金屬?面對(duì)這個(gè)金色的王冠，國(guó)王的心一下子冷了!但是不把王冠熔化，又怎能判定黃金中是否摻了假?這么美麗輝煌的王冠，又怎么舍得再熔化?國(guó)王被這個(gè)難解的疑團(tuán)日夜纏繞，寢食不安，終于臥病不起。
最后，他召見(jiàn)了阿基米德。阿基米德是當(dāng)時(shí)最著名的智者。國(guó)王把這個(gè)難題交給了他：必須檢驗(yàn)王冠是不是純金制造，卻又不準(zhǔn)損壞王冠的一絲一毫。阿基米德苦思冥想，把所有想到的辦法，都作了嘗試，然而仍不能揭開(kāi)王冠的秘密。他忘記了飲食、睡眠，忘記了洗澡、治病，癡癡迷迷，連夢(mèng)中都叨念著：“王冠……國(guó)王……首飾匠……銀子……金子……”幾個(gè)星期以后，阿基米德蓬頭垢面，妻子把他趕進(jìn)了浴室里。當(dāng)阿基米德浸入水中之后，突然感到自己的體重減輕了，只要輕輕用力，身體就能浮起……此時(shí)，他滿(mǎn)腦袋的仍是王冠……國(guó)王……首飾匠……金子……銀子……。身體一會(huì)兒沉下，一會(huì)兒浮上，浴盆的水位也一會(huì)兒升，一會(huì)兒降……
阿基米德忽翻身跳起，大聲高呼：“有辦法了，有辦法了!”連衣服也沒(méi)穿，光著身子直向王宮奔去，路上留下一條濕漉漉的足跡……
你知道，阿基米德從水的浮力中得到了什么啟示嗎?
解：阿基米德根據(jù)身體在浴缸中沉浮引起了水位升降的道理，取了一只盛滿(mǎn)水的容器，將王冠放進(jìn)水中，容器里的水必然溢出。他把溢出的水收集在另一個(gè)容器里。 接著他將一塊與王冠同樣重的純金，也放進(jìn)那個(gè)盛滿(mǎn)水的容器中，再把溢出的水收集起來(lái)。如果王冠是純金制成的，那么兩次溢出的水應(yīng)該同樣多，可是王冠排出的水，與純金排出的水并不同，說(shuō)明王冠中摻進(jìn)了比重與純金不同的材料，從而斷定金冠中被摻了假。阿基米德終于解決了難題。狡詐的金匠因此受到了懲罰。
物理趣味知識(shí)點(diǎn)：望眼鏡的發(fā)明
望遠(yuǎn)鏡開(kāi)闊了人們的視野，在科技、軍事、經(jīng)濟(jì)建設(shè)及生活領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，天文望遠(yuǎn)鏡有“千里眼”美譽(yù)之稱(chēng)。
那么，望遠(yuǎn)鏡是怎樣發(fā)明出來(lái)的呢?讓我們追溯歷史，去尋覓天文望遠(yuǎn)鏡在發(fā)展進(jìn)程中留下的足跡。
早先的望遠(yuǎn)鏡是玩具
17世紀(jì)初，在荷蘭的米德?tīng)柋ば〕牵坨R匠利珀希幾乎整日在忙碌著為顧客磨鏡片。在他開(kāi)設(shè)的店鋪里各種各樣的透鏡琳瑯滿(mǎn)目，以供客戶(hù)配眼鏡時(shí)選用。當(dāng)然，丟棄的廢鏡片也不少，被堆放在角落里的廢鏡片成了利珀希三個(gè)兒子的玩具。
一天，三個(gè)孩子在陽(yáng)臺(tái)上玩耍，小弟弟雙手各拿一塊鏡片靠在欄桿旁前后比劃著看前方的景物，突然發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處教堂尖頂上的風(fēng)向標(biāo)變得又大又近，他欣喜若狂地叫了起來(lái)，兩個(gè)小哥哥爭(zhēng)先恐后地奪下弟弟手中的鏡片觀看房上的瓦片、門(mén)窗、飛鳥(niǎo)……它們都很清晰，仿佛是近在眼前。利珀希對(duì)孩子們的敘述感到不可思議，他半信半疑地按照兒子說(shuō)的那樣試驗(yàn)，手持一塊凹透鏡放在眼前，把凸透鏡放在前面，手持鏡片輕緩平移距離，當(dāng)他把兩塊鏡片對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)處景物時(shí)，利珀希驚奇地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的視物被放大了，似乎就在眼前觸手可及。
這一有趣的現(xiàn)象被鄰居們知道了，觀看后也頗感驚異。此消息一傳開(kāi)，米德?tīng)柋さ氖忻駛兗娂妬?lái)到店鋪要求一飽眼福，不少人愿出一副眼鏡的代價(jià)買(mǎi)下可觀看物景變近的鏡片，買(mǎi)回去后當(dāng)作“成人玩具”獨(dú)自享用，結(jié)果廢鏡片成了“寶貝”。受此啟示，具有市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)頭腦的利珀希意識(shí)到這是一樁有利可圖的買(mǎi)賣(mài)，于是向荷蘭國(guó)會(huì)提出發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)。
1608年10月12日，國(guó)會(huì)審議了利珀希的申請(qǐng)專(zhuān)利后給予了回復(fù)，受理的官員指著樣品對(duì)發(fā)明人提出改進(jìn)要求：能夠同時(shí)用兩只眼睛進(jìn)行觀看;“玩具”是大類(lèi)，申請(qǐng)專(zhuān)利的這個(gè)玩具應(yīng)有具體的名稱(chēng)，利珀希很快照辦了。接著他又在一個(gè)套筒上裝上鏡片，并把兩個(gè)套筒聯(lián)結(jié)，滿(mǎn)足了人們雙眼觀看的要求，又經(jīng)過(guò)冥思苦想將這個(gè)玩具取名為“窺視鏡”。這一年的12月5日，經(jīng)改進(jìn)后的雙筒“窺視鏡”發(fā)明專(zhuān)利獲得政府批準(zhǔn)，國(guó)會(huì)發(fā)給他一筆獎(jiǎng)金以示鼓勵(lì)。
伽利略天文望遠(yuǎn)鏡問(wèn)世
1609年6月，意大利天文學(xué)家和物理學(xué)家伽利略在威尼斯收到朋友寄來(lái)的一封信，告訴他有個(gè)荷蘭眼鏡商造出“窺視鏡”，利用鏡片的組合可看清遠(yuǎn)處的景物。
伽利略獲得信息后意識(shí)到它具有在天文學(xué)上的應(yīng)用價(jià)值，立即返回帕多瓦集中精力研究光學(xué)和透鏡，反復(fù)琢磨并親自動(dòng)手將鏡片安裝在銅筒的兩端，銅筒則被定置在固定架上。最初望遠(yuǎn)鏡只能放大3倍，在此基礎(chǔ)上，伽利略不斷地摸索改進(jìn)，使望遠(yuǎn)鏡能夠放大32倍，第一臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡就這樣問(wèn)世了。
從1609年末到1610年初，伽利略在佛羅倫薩用這臺(tái)劃時(shí)代的天文儀器進(jìn)行天體觀測(cè)：發(fā)現(xiàn)月球表面布滿(mǎn)了凹坑和環(huán)形山;尋找到木星有四顆衛(wèi)星，像月亮繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)一樣;看到銀河系是由無(wú)數(shù)星體組成;還觀測(cè)到太陽(yáng)的黑子、金星的盈虧、土星的光環(huán)等。為把天象觀察結(jié)果公之于眾，伽利略于1610年3月在威尼斯出版了《星空使者》一書(shū)，揭示了這一系列重大的天文發(fā)觀而轟動(dòng)了歐洲。
不久，德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒也制造出一臺(tái)新的望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的物鏡和目鏡都是用凸透鏡組成，前端凸鏡為物鏡，用來(lái)收集光線(xiàn)，后面的凸鏡為目鏡則再次將景物放大。因此這臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡觀察到的景物是倒立的，他發(fā)明的這臺(tái)望遠(yuǎn)望被稱(chēng)為“開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡”。
開(kāi)普勒用新的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天象，將恩師——丹麥天文學(xué)家第谷觀測(cè)到的777顆恒星擴(kuò)展為1005顆，1627年編制并出版了《魯?shù)婪蛐潜怼罚蚓_度高被視為標(biāo)準(zhǔn)星表。在整理第谷長(zhǎng)達(dá)30年的天文觀測(cè)資料時(shí)，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，后人贊頌開(kāi)普勒是“宇宙的立法者”。
天文望遠(yuǎn)鏡打開(kāi)了宇宙的大門(mén)，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙，開(kāi)普勒則為星空制定了法律。
牛頓與反射式望遠(yuǎn)鏡
伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡與荷蘭利珀希發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡一樣，都是由凹凸兩透鏡組成的，包括開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，均被稱(chēng)為“折射式望遠(yuǎn)鏡”。由于鏡片的色散作用，“折射式望遠(yuǎn)鏡”看到的景物都帶有彩色的邊緣，如何消除透鏡的“色差”這一缺陷呢?英國(guó)科學(xué)家牛頓試圖解決這個(gè)難題。
牛頓用三棱鏡做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察發(fā)現(xiàn)玻璃能把白光分解成七色，這意味著鏡片可以把不同顏色的光聚集到不同的點(diǎn)，從而產(chǎn)生一種模糊而帶色的影像。牛頓在研究光的折射課題后，提出了“反射現(xiàn)象”的思路來(lái)設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡。他認(rèn)為光本身是一種折射率不同的復(fù)雜混合物，它是有規(guī)律的，一旦光線(xiàn)的反射角等于它們的入射角的時(shí)候，假如以反射現(xiàn)象為媒介，而且只要能夠找到一種反射材料，就可避免“色差”的缺陷。
1668年，牛頓把這個(gè)設(shè)想變成了現(xiàn)實(shí)，制成了世界上第一臺(tái)反射式望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)輕巧的望遠(yuǎn)鏡鏡筒直徑約有25毫米，全長(zhǎng)約為150毫米。不久，牛頓又對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行改進(jìn)，于1671年制成了第二臺(tái)反射式望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)閃爍人類(lèi)智慧之光的珍貴望遠(yuǎn)鏡，至今仍保存完好，被英國(guó)皇家學(xué)會(huì)圖書(shū)館永久收藏。
牛頓研制的望遠(yuǎn)鏡是用一個(gè)反射鏡代替物鏡，消除色差之后，推動(dòng)了望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展。
琴師赫歇耳的重大貢獻(xiàn)
1757年秋天，法國(guó)軍隊(duì)占領(lǐng)了德國(guó)，威廉?赫歇耳和他妹妹離開(kāi)故土，漂泊流浪到英國(guó)，靠街頭和酒吧賣(mài)藝維持生計(jì)，過(guò)著艱辛的生活?？墒?，苦中有樂(lè)，這對(duì)兄妹對(duì)天文觀察有著濃厚的興趣，為了觀測(cè)星空，他們決定自己動(dòng)手研制大口徑的反射望遠(yuǎn)鏡。
望遠(yuǎn)鏡的物鏡是一塊采用青銅材料的反射鏡，為了提高望遠(yuǎn)鏡的取光作用和分辨能力，他們用手工將這塊青銅磨成高精度的拋物形鏡面;目鏡是一塊透鏡，由玻璃琢磨制成。兄妹倆經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，終于制成了兩臺(tái)當(dāng)時(shí)世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡，其中一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡口徑為1.2米，焦距長(zhǎng)達(dá)12米。
1781年春的一個(gè)晴朗的夜晚，兄妹倆來(lái)到望遠(yuǎn)鏡旁觀察天象。當(dāng)鏡筒對(duì)準(zhǔn)雙子星座，此時(shí)有一顆不尋常的六等小星進(jìn)入他們的視線(xiàn)，引起了赫歇耳的注意。對(duì)星空非常熟悉的赫歇耳立即判斷它是一顆未知的新星，經(jīng)過(guò)連續(xù)半個(gè)月的跟蹤觀察，終于確定它是太陽(yáng)系的一顆新行星——天王星，這一天是3月13日。為了嘉獎(jiǎng)威廉?赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星，英皇喬治三世御封他為英國(guó)皇家天文學(xué)家。
在天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展進(jìn)程中，赫歇耳的功績(jī)是首創(chuàng)了拋物形鏡面，依據(jù)它的原理，為后來(lái)獲得廣泛使用的折反射式天文望遠(yuǎn)鏡制造奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，赫歇耳開(kāi)了制造大口徑反射式望遠(yuǎn)鏡的先河，從那以后，科學(xué)家為了觀測(cè)到更多的星體，又制造出了口徑更大的反射式望遠(yuǎn)鏡。1845年，英國(guó)天文學(xué)家羅斯造出了口徑為1.84米的反射式望遠(yuǎn)鏡。
歷史總在不斷地前進(jìn)，1913年，美國(guó)威爾遜天文臺(tái)裝備的反射式望遠(yuǎn)鏡口徑增大到2.54米。由于望遠(yuǎn)鏡口徑的增大，致使人們對(duì)宇宙的觀測(cè)和研究也逐步深入起來(lái)。美國(guó)在1948年制造出了口徑達(dá)5.08米的反射式望遠(yuǎn)鏡，它那鍍銀的拋物面玻璃反射鏡竟重達(dá)14.5噸，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡被定置在帕洛馬山天文臺(tái);1975年，蘇聯(lián)制造出了一臺(tái)口徑達(dá)6米的反射式望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)巨型望遠(yuǎn)鏡僅轉(zhuǎn)動(dòng)部分就重達(dá)800噸，是目前世界上最大的反射式望遠(yuǎn)鏡。
沿著科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡
1930年，德國(guó)光學(xué)家施密特發(fā)明了折反射式天文望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡裝有設(shè)計(jì)十分奇特的改正透鏡，其前面是平的，后面則是一個(gè)中間凸兩邊凹的曲面，它可消除幾種主要象差，以獲得相對(duì)大的口徑及大的視場(chǎng)，用來(lái)拍攝天空廣大區(qū)域。
現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡的研制仍在繼續(xù)，美國(guó)工程師雷伯是無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者，1937年，他在芝加哥郊區(qū)的寓所后院，安裝了一臺(tái)直徑為9.45米的拋物面反射器，以其代替透鏡;1938年初，雷伯開(kāi)始用它進(jìn)行觀測(cè)，并接收來(lái)自太陽(yáng)和其他天體的射電波，世界上第一臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡研制成功。
第二次世界大戰(zhàn)后，隨著科學(xué)技術(shù)水平的日趨提高，射電望遠(yuǎn)鏡極大地?cái)U(kuò)展了人們的視野。巨碗似的天線(xiàn)能收集來(lái)自宇宙深處的微弱電波，當(dāng)電波由天線(xiàn)傳入接收機(jī)后，接收機(jī)屏幕則將波形放大，并自動(dòng)記錄供天文學(xué)家進(jìn)行研究分析，由此揭開(kāi)了一個(gè)又一個(gè)的宇宙之謎。20世紀(jì)60年代，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的星際有機(jī)分子、類(lèi)星體、脈沖星以及微波背景輻射等，都是射電望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)建的功績(jī)。
為了揭開(kāi)宇宙深處的奧秘，望遠(yuǎn)鏡再創(chuàng)輝煌。美國(guó)在1962年策劃了“空間望遠(yuǎn)鏡”的研制。1990年4月25日，航天飛機(jī)“發(fā)現(xiàn)號(hào)”將一臺(tái)名為“哈勃”的空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)射進(jìn)入太空軌道。這臺(tái)空間望遠(yuǎn)鏡由光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、科學(xué)儀器艙及保障系統(tǒng)三大部分組成，其外形呈圓柱形，長(zhǎng)為13.3米，直徑為4.3米，總重量達(dá)12.5噸，先進(jìn)的航天技術(shù)可確保“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡在太空中飛行15年。
空間望遠(yuǎn)鏡避免了大氣對(duì)天文觀測(cè)的干擾，可以看到地面望遠(yuǎn)鏡7倍的深空、弱50倍恒星及擴(kuò)展350倍宇宙空間，其靈敏度和分辨率比地面望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)10倍，可為天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)地面無(wú)法觀測(cè)到的天體現(xiàn)象和搜尋宇宙中出現(xiàn)的任何蛛絲馬跡。
隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)古代的“千里眼”傳說(shuō)已不再是美妙的幻想，現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡已將神話(huà)變成現(xiàn)實(shí)。
物理趣味知識(shí)點(diǎn)：淚水的妙用
長(zhǎng)篇小說(shuō)《邁克爾·斯特羅哥夫》中, 描寫(xiě)過(guò)這樣一段故事: 斯特羅哥夫奉沙皇之命, 到西伯利亞去給沙皇兄弟下封密詔, 中途被入侵的韃靼人俘獲而被判處瞽刑.上瞽形的辦法是用一把燒得通紅的大刀在受刑人的眼前一晃, 大刀所輻射出來(lái)的灼熱的光和熱量就會(huì)使受刑人雙目永遠(yuǎn)失明.臨到斯特羅哥夫受刑時(shí), 他媽撲到他的眼前, 斯特羅哥夫也不禁凄然淚下.因?yàn)檫@是最后一次看見(jiàn)母親的面容了.意想不到的是, 斯特羅哥夫痛哭的淚水卻意外地保護(hù)了他的雙眼.這是什么原因呢?
我們?cè)陟僖路r(shí), 為了不使衣服被燙壞, 常要估計(jì)一下熨斗的溫度, 有經(jīng)驗(yàn)的裁縫常用一只醮過(guò)水的冷濕手指去很快摸一下熨斗, 從而估計(jì)熨斗能否適合熨衣服.高溫熨斗為什么沒(méi)有燙傷手指呢?
當(dāng)人們赤著腳在熾熱的本炭上行走時(shí), 若腳板干燥, 腳會(huì)很快被燙傷, 但若腳板潮濕, 卻可以在木炭上走很長(zhǎng)一段距離而不被灼傷, 這又是什么原因呢?
我們平時(shí)都有這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn), 取一個(gè)鋼尺, 在鋼尺的一端加熱, 用手捏著另一端, 用不了多長(zhǎng)時(shí)間, 你就會(huì)覺(jué)得燙手而拿不住尺子了.但若燒一壺水, 要很長(zhǎng)時(shí)間你才會(huì)感到水變熱.這是因?yàn)樗膶?dǎo)熱性比鋼尺差得多的緣故.同樣水蒸汽的導(dǎo)熱能力也很差, 甚至比液態(tài)水還要差一個(gè)數(shù)量級(jí).當(dāng)燒得通紅的大刀晃動(dòng)時(shí), 大刀所輻射出來(lái)的熱量使斯特羅夫蒙在兩眼上的淚水汽化, 形成了一個(gè)薄薄的蒸汽保護(hù)層, 阻止了熱量進(jìn)一步向內(nèi)輻射, 從而保護(hù)住斯特羅哥夫的雙眼。
濕的手指頭碰到高溫熨斗時(shí), 指頭上的水吸收熨斗上的熱量迅速汽化, 在手指頭與熨斗之間形成一個(gè)薄薄的水蒸汽層, 擋住了熨斗的熱量向手指頭傳遞.腳在炭火上行走時(shí), 濕腳底板的水蒸汽也在腳底板與炭火之間形成了一個(gè)蒸汽保護(hù)層, 而汗水又補(bǔ)償了部分蒸發(fā)了的濕汽.但最后當(dāng)絕大部分濕汽都耗盡時(shí), 腳板就會(huì)感到灼痛了。