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第3页



因为它们“走”过你视野的快慢不同。





所有这些静止的物体相对于你的速度都是一样的,此其一。你的视野范围大致在一个圆锥里面,距离越远(越接近圆锥的“大头”),你能看到的范围就越大,此其二。


假设火车的速度是10米/秒,对于离你只有2米远的景物,你的视野是一个半径几米的圆,所以2米远处的路杆可以在1秒内从你的视野中出现又消失;而对于离你1000米的景物来说,你的视野是一个半径数千米的大圆,于是这棵树会优哉游哉地在你眼中待上好几分钟。



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15.1秒有多长?1秒的定义很复杂吗?

在历史上,1秒曾经的定义是地球自转一圈的1/24的1/3600。后来,随着生产和研究的发展,我们需要越来越精确的时间度量。地球自转一圈的时间并不是很精确,它是会上下浮动的。地球12月底自转一圈的时间比春分、秋分时长了几十秒。那我们到底该用哪一天的自转来定义秒呢?

所以,我们把1秒的定义改成了铯133原子基态在0K时的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9192631770个周期的持续时间。这个时间间隔非常非常精确,而且在全宇宙都是一样的。之所以用9192631770这么奇葩的次数,是为了和历史上秒的定义时长尽量吻合。在2018年召开的国际计量大会上,千克也由普朗克常数重新定义,定义比秒复杂得多,但是对于科学家来说,这些定义更加精确,能更好地为科研服务。

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16.下雨时打电话真的会引来闪电吗?

闪电产生的原因是云层和大地之间的强电压电离了空气,产生了放电通道。手机电磁辐射的能量跟这个相比是可以忽略不计的,所以手机辐射不会对闪电的放电通路造成什么影响。

另外,有人觉得电话的尖端放电效应会引来闪电,这个也是经不起推敲的。正常人在使用手机时手机的高度都不会超过身高,现在的手机外壳也没有什么尖锐的部件,所以手机也没有引来闪电的额外尖端效应。(唯一的尖端效应恐怕来自你自己的身高。)

我们的结论是,下雨天打电话会引来闪电是一个比较常见的谣言。

其实这个谣言这么流行的原因物理君想过,可能有两点。

第一,最早的手机,也就是大哥大,有很长的外置金属天线。这根天线在打电话的时候还要拉开,这个可能真的有尖端效应,会引来闪电。所以,早期的手机厂商会提示消费者,下雨天在户外最好不要打电话。很多人虽然不明就里,但记住了这一点,直到今天还记着。可是如今的手机早已今非昔比。

第二,谣言的传播是有模式的。广为流传的谣言一定有一个特点,就是谣言的接受成本远远小于其分辨成本。(哦?下雨天打电话引雷?那我不打就好了,难道还要我专门去学一下电磁学吗?大家都很忙的。)如果商家说“家里面钱太多会引来闪电”,那我敢说这个谣言肯定流行不起来,因为不管真懂还是假懂,所有人下意识地都想反驳它。接受成本太高啦。

所以,辟谣不光是一个知识量的问题,它更是一个成本与行为模式的经济学问题。要真正消灭谣言,第一要提高谣言的接受成本,第二要降低谣言的分辨成本。

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17.开发商总说楼层中间地带是扬灰层,那么灰尘在空气中能够达到的高度有多高?

灰尘在空气中达到的高度受到很多因素的影响(风速、风向、气温、湿度),而且不同尺寸、不同电荷、不同pH的灰尘能达到的高度也是不一样的。这里并没有一个简单通用的公式。但至少,某些楼层(比如经常被提起的9~11层)是扬灰层这个说法是谣言,因为每一个地方情况都不一样,同一个地方不同的灰尘可能在不同层聚集,也可能在所有层都差不多。

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18.为什么纸张沾了油会变透明?

这个问题很好呀!

纸张是一种充满了孔隙的杂乱纤维,孔隙中有很多空气,而空气和纤维的折射率不同。于是,当光线照到纸上的时候,一部分会被纸张纤维吸收,一部分在纸张的孔隙中不断散射,在杂乱的纤维与空气界面发生杂乱的折射和反射。

油(植物油)和纤维的折射率差别不大,分别接近1.47和1.53(空气折射率是1.0)。如果孔隙中充满了油,那么油和纤维的界面上的折射和反射就大大减少了,光线差不多可以直射过纸张,纸张就变得透明了。

其实你们还可以观察到这一点:纸张浸水之后也会变得透明,但又不如浸油后透明度高。为什么呢?答案很简单,因为纯水的折射率大约是1.33。

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19.路面有水,水会减少汽车轮胎与路面的摩擦力,引发打滑现象。但是,人工清点纸币时,干燥的手指在纸币上却打滑,将手指沾水后反倒不打滑了。这是为什么?

两种现象的主要差别在于水层的厚度。水层是不是足够厚,可以让水自由地在层间流动?如果是,那水自然就会打滑。如果不是,比如只在手指上、玻璃上涂了很薄的一层水膜,那这时表面浸润和张力会让水增大摩擦。





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20.在电梯里手机为什么没信号?

因为电梯把电磁信号屏蔽了。

大家都学过中学物理中的静电屏蔽效应,即导体空腔内外的电荷分布不会互相影响,因为导体中的自由电荷会随着导体内外的电荷产生的电场而做出“调整”,达到“屏蔽”的效果。

电梯中的信号问题与这有些类似,电梯可看作一个封闭的导体空腔,由于自由电荷的影响,电磁波不容易穿过导体。在手机信号的频率波段下,电磁波在导体中的穿透距离很小,强度衰减得很快。因此,手机发出的信号很难传到电梯外,电梯外的电磁信号也难以传到手机上。

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21.关于乐器的声音,音调、响度有确定的物理量去分析,那么如何定量分析“音色”?

音色的类型是由振源的特性和共振峰的形状共同决定的。





首先,你需要了解不同乐器的音色为什么不同,以及“泛音”是什么。乐器的声音并不是由单一成分的频率构成的,而是由一组满足倍数关系的频率构成的。所有乐器都靠驻波发声——因为琴弦的两端被固定住了,所以琴弦振动部分的长度必然是半波长的整数倍。我们知道频率等于波速除以波长,当我们拨动琴弦时,也许有80%的能量被转换为整个琴弦的振动,产生了基音,同时会有10%的能量被转换为2倍频的振动,5%的能量被转换为3倍频,而2倍频的成分从某种意义上讲也可以是基音,又可以转换为4倍、8倍的成分……每种乐器的能量分配比例都不同,于是每种乐器都是独一无二的存在,拥有独一无二的音色。


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22.请问,孕妇防辐射服有必要穿吗?

完全没有必要。

可能有很多人会出于各种目的向您及您的家人鼓吹穿孕妇防辐射服的必要性。但我们要说,完全没有必要。

首先,只有电离辐射对人体有害。电视电脑也好,手机微波炉信号塔也好,这些日常生活中的辐射都是非电离辐射,而非电离辐射对人体是无害的。(你只需要注意别被微波炉烤熟就行了。)

再则,常见的电离辐射有安检时的X射线辐射,坐飞机时的高空宇宙射线辐射。但这些辐射我们接触的剂量很小,是可以忽略不计的。

最后,如果您不幸生活在福岛,那么那么薄的孕妇防辐射服,第一防不住γ射线,第二防不住β射线,唯一能防的也就是α粒子。但α粒子您的皮肤也能防。现在很多所谓的防辐射孕妇服在衣服里面加金属丝,思路还是用感应原理隔绝非电离辐射。这又回到第一点了,也即非电离辐射是无害的。





(PS:市场上连防引力波辐射孕妇服都有了。如果这东西真能吸收引力波,那我们科学院要先买一打呀,因为这货挂起来就是引力波探测器,岂不美哉?)

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