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宏泰自然科學中心 - 宏泰物理 - 生活的物理

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Q:
把冰塊放入微波爐,容易融化嗎?
將水放入微波爐,水很容易加熱。那麼將水冷卻,以冰的形式放入微波爐,會怎麼樣?比水容易加熱?比水容易融還是很難加熱。也很難融化?
解答
A:
 解答:很難加熱,也很難融化。

微波爐電波的周波數設計,正好可以使水分子容易產生熱運動。這是因為我們所吃的食物幾乎都含有很多水分。相對於此,冰呈現結晶狀態,其周波數很難振動。因此,一旦將○℃,也就是一開始變成水時,就會一口氣融化。這是因為融化的水分子產生激烈的運動,使冰融化。

ps: 做這個實驗的訣竅是:把做好的冰塊立刻放入微波爐。
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Q:
為什麼靜電的高電壓是安全的?
在乾燥的季節,走過地毯之後,手一碰到門把,就會發出「啪」的一聲。這樣的靜電有數萬伏特,為高電壓,為什麼不會產生危險?
解答
A:
解答:雖然電壓高,但電流小。

電對人體的危險性不在於電壓的大小,而取決於流入人體的電流。圖
表是家庭用交流電(一百伏特、五十~六十赫茲)流過時,人體的反應。大約十安培以上就有危險。靜電的電壓雖高,電流卻很小,而且接觸門把的時間很短,肌肉不會持續收縮,所以是安全的。 
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Q:
有沒有冷凍光?
在科幻小說中,有所謂冷凍光。先準備兩個凹面鏡(最好是橢圓面鏡),一個凹面鏡的焦點放冰。另一個凹面鏡的焦點放溫度計。設法使從一個凹面鏡的焦點射出的光聚集在另一個凹面鏡的焦點上。此時,用溫度計測得的溫度下降。是冰發出的冷光線所產生的嗎?有沒有其它說法?
解答
A:
解答:冷凍光是不存在的

物體都會發出比紅色光振動數少一點,眼睛看不到,叫作紅外線的電磁,愈是高溫的物體,放射出的紅外線愈強(紅外線體表溫度測定圖形化診斷法就是利用這個原理)。

在冰或乾冰周圍,冷氣是擴散狀態,讓人覺得好像有一些冷的光線存在。事實上,那是不存在的。在這道難題裡,無論是溫度計或冰,都會射出紅外線。但因為溫度計的溫度比較高,所以由其放射的紅外線比較強。冰吸收了紅外線而融化;溫度計則放出的紅外線比吸入的多,所以由其放射的紅外線比較強。冰吸收了紅外線而融化;溫度計則放出的紅外線比吸入的多,所以溫度下降。換句話說,兩邊都放射紅外線,因為其量之差,使溫度下降。
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Q:
朝日、夕陽為何是紅色的?
天氣好時,元旦的日出非常美麗;慢慢西沉的夕陽及晚霞也美不勝收。那為什麼朝日、夕陽看起來都是紅色的?
解答
A:
解答:因為藍色的光被分散,剩下紅色的光在眼裡停留。

這和地球的大氣有關,也和「天空為什麼是藍色的」這個疑問有關。紅色光能輕易通過地球的大氣層,藍色光則很難通過。藍色光會藉由大氣的分子,向四面八方散射。

白天當太陽在上方時,陽光幾乎直線穿過大氣層,到達地面,通過大氣層的距離較短的藍色光並不十分散射,所以太陽看起來幾乎全是白色的。相對於此,朝日、夕陽的光必須通過長距離的大氣層,藍色的光多半被散射了,剩下紅色的光在眼裡停留。而天空之所以看起來是藍色的,是因大氣中被散射的藍色光再度散射,停留在眼中的結果。
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Q:
透過鳥的翅膀看手
透過鳥的翅膀看手,就像透過X光照片可以看到手的骨頭一樣,可以看穿手指。為什麼會發生這樣的事?
解答
A:
 解答:因為光的繞射。

這是藉由光的繞射所產生的現象,因為不是運用X光,當然無法看見骨頭。光是一種波,通過太細的空隙時,無法直線前進,會稍微擴張開來。鳥的羽光是由許多非常細的空隙組成,從羽毛空隙散開的光會映入眼裡,會讓人錯以為看見骨頭。
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Q:
蛙鏡的效用
游泳時戴上蛙鏡,可以清楚地看到魚等水系生物。蛙鏡有避開眼睛直接與水接觸的效果。不過,我們之所以能清楚地看見物體還有其它理由,它和折射有關。這個理由是什麼
解答
A:
解答:透過空氣,正常光線會產生折射。

戴上蛙鏡,眼睛可以透過空氣,看見水中的物體,基本上和在水面上看相同。但是,因為沒有受到波等的影響,所以看得很清楚。如果不戴蛙鏡,眼睛就直接和水接觸。由於眼睛幾乎也都是由水構成的,此時眼裡的水晶體不能使光彎曲,因為水和水(水晶體)之間不會產生折射。就這樣,此時像在網膜(在此,捕捉到像之後,將訊息傳送到腦部)的後方形成。

這就是所謂遠視的狀態,近處的東西看起來會模模糊糊的。

 
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Q:
幻影
問題:
如下圖照片中的裝置,正中央處有一個五十塊台幣的硬幣。用手電筒照在硬幣上,可以看到光的反射。但是,試著把這個硬幣拿走,卻怎麼也拿不走。原來,硬幣根本不在那裡。這個裝置的構造有何奇處?硬幣又在哪裡?
解答
A:
解答:這個裝置的內部裝了兩個凹面鏡。
  凹面鏡屬於拋物面,可以將平行光完全集中於一點(焦點)。從
焦點射出的光一碰到拋物面鏡,反射回來,就成為完全平行的光線。百圓硬幣就在下面的拋物面鏡正中間。每一個拋物面鏡的焦點都設計成朝向另一個拋物面鏡的中心。如此一來,來自外部的光照射到放在裝置裡面的硬幣時反射的光就會碰到上方的拋物面鏡,全部成為平行光線,再映到下面的拋物面鏡(因為硬幣位在上面的拋物面鏡焦點上)。碰到下面拋物面鏡的光會聚成一點,造出,然後光朝眼睛而來。因此,眼睛可以看到光線射出,實際上看起來卻是像硬幣在那裡。這種像稱為實像。實像即指眼睛實際能看到的情況,在此裝置中能顯現出來。
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Q:
小型反光裝置
阿波羅號太空船曾經在月球表面裝置反射光的裝置。對這個裝置發射雷射光,光會反射回來,藉由其往返時間,可以精地測出月球與地球之間的距離。

如果這個裝置只是單純的鏡子,只要角度有一點點偏差,光就無法回到發射地點。那麼,究竟月球表面裝的是什麼樣的鏡子?(提示:這種裝置稱為小型反光裝置, 道路上常可看見)
解答
A:
解答:這個裝置的內部裝了兩個凹面鏡。

凹面鏡屬於拋物面,可以將平行光完全集中於一點(焦點)。從焦點射出的光一碰到拋物面鏡,反射回來,就成為完全平行的光線。百圓硬幣就在下面的拋物面鏡正中間。每一個拋物面鏡的焦點都設計成朝向另一個拋物面鏡的中心。如此一來,來自外部的光照射到放在裝置裡面的硬幣時反射的光就會碰到上方的拋物面鏡,全部成為平行光線,再映到下面的拋物面鏡(因為硬幣位在上面的拋物面鏡焦點上)。碰到下面拋物面鏡的光會聚成一點,造出,然後光朝眼睛而來。因此,眼睛可以看到光線射出,實際上看起來卻是像硬幣在那裡。這種像稱為實像。實像即指眼睛實際能看到的情況,在此裝置中能顯現出來。 
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Q:
為什麼電線很難形成影子?
各種物體遇到陽光,都會產生影子。在這裡,我們將焦點放在電線桿和電線上。電線桿的影子非常清楚,但電線的影子如果不仔細看就看不到,或是根本看不到,為什麼?
解答
A:
解答:因為與太陽相較,電線太細了。

光的最基本的性質是直射性。不過,就太陽(從地球上看)而言,相對間的大小是這道難題的關鍵所在。因為電線桿夠粗,陽光的一部分會如下圖所示般,在影子上持續迴轉,影子不會逐漸消失。另一方面,電線與太陽的大小比較起來射細了。因此,如圖中所示,最後終於看不到或只能看到非常細的影子甚至看不道。。
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Q:
為什麼愈到夜晚,寺廟的鐘聲聽得愈清楚?
愈到夜晚,寺廟的鐘聲、以及各種各樣的聲音就愈容易聽到。夜晚比日間安靜,所以可聽到較遠的聲音,這是事實。但除此之外,還有很重要的原因,那是什麼?
解答
A:
因為聲音的速度與氣溫相關。氣溫愈高,音速愈快。氣溫為T度時,聲音每秒前進331.5+0.6T公尺。白天地面較暖,上空溫度較低,上空的音速較慢,所以音波往上空彎曲。這叫連續波的折射。