王大虎

王大虎:为什么切割的钻石会光芒四射?

王大虎

比起玻璃,钻石有着更高的折射率,因此即使将两者严格以同一方法切割,钻石仍更有光泽,因为在反射光线分裂成为它自身的颜色方面,钻石要比玻璃好得多。

钻石美丽的秘诀就是它反射光线的方式。切割时切割工具必须以这种方式把钻石定型,即允许光线能通过钻石的顶部,这样光线就会在钻石内部四处反射最后再从顶部穿出。这种方式能使光线达到最大化的反射,从而使钻石看上去闪闪发光。

在20世纪初期,钻石切割技术就已经非常精湛了,以至于发展出了一套精确的数学标准。它要求大部分钻石都要被切割出58个切面,每两面之间都要保证精确的角度。

此外,钻石的切割和它的外形并不一样。外形是由个人爱好决定的,并不影响钻石的价值,但切割却会影响。一个好的切工会让穿过钻石的光线产生大量的耀眼光芒。这只有在一个被切割得比例非常匀称的钻石上才会发生,光线会从一个刻面反X另一个刻面然后再通过钻石分散到四面八方。如果光在钻石中传播时没有经过反射就穿出了,那光芒就会大打折扣。

 

 

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为什么人在瞄准的时候要闭上一只眼睛?

 

并不是每个人都会这样做,但是有的人之所以要闭上一只眼睛,是由于一种叫做双眼竞争的现象所致。如果你用自己的左眼看瞄准镜,你所看到的和用右眼看时所看到的并不一样,相比你平时用两只眼睛一起看某样东西时的和谐状态,此时左右眼看到的景物却相互竞争,恐怕让你有宁可瞎掉的感觉。

比如说,如果你的左眼只看到许多的铅垂线,而右眼只看到许多的水平线,你可能觉得自己看到的是网状图形,但实际上你看到的是铅垂线的视觉片断和水平线的视觉片断叠加后的效果。有的人可以用意志力压抑这种视觉竞争,但有的人就对此感到非常不适,因此他们选择闭上一只眼睛。

大部分人倾向于用自己的优势眼来瞄准。一般而言,优势眼的视力会比较好,但这也不是完全绝对的。如果两眼的焦距不同,有的人就会用一只眼睛来看远处,一只眼睛来看近处。

 

 

为什么当水开之前会变安静?

 

当水被加热时,溶解在水里的气体开始从水里冒出来,在我们听来就是水发出嘶嘶的声音。当水接近沸点时,所有被溶解的气体已经被释放完了,因此不会再有多少气泡——这个时候就是水壶变安静的时候。享受一下这样的宁静吧,因为一旦水开后,水里的对流运动会变得非常剧烈,因而水又会变得非常吵闹了。

 

 

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气泡为什么是圆的?

 

我们都喜欢泡泡,特别是XX、又闪着虹彩的肥皂泡。英国科学家查·波易斯出于对这种现象的好奇撰写了一本200页的书,书名叫做《肥皂泡的色彩和塑形力》。

波易斯称气泡为“华丽的东西”,认为使气泡成形的力存在于所有液体中,倒茶或者趟河时都会看到气泡泛起。可以想象向气球里注水的情景,水注得越多,橡胶皮的气球就越大,直到胀爆。

再想象一下水滴:水挂在水龙头口上聚集成滴,越聚越大,大到一定程度后会最终掉下来。波易斯提出一个问题:水滴到底为什么会挂在水龙头上,就好像水被装在像气球一样的塑料袋里,直到装得太多袋子就破掉或掉下来呢?

事实上水滴外面并没有袋子。但是波易斯认为,一定存在着某种无形的表皮使水能够聚集成滴。这种“表皮”其实是水以及其他液体的一种性质,即表面张力。

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以水为例,在液面下,水分子之间有很强的吸引力,但表面的水分子与其上的空气分子之间并没有吸引作用,它们只受到下面的水分子向下、向内的吸引,这种“表面张力”便起到了水滴的“表皮”的作用。这层“表皮”使水滴能够挂在水龙头上,直到超重之后才掉下来。

不同液体有不同强度的“表皮”。比如,酒精的表面张力就比水小很多,根本不会成滴。但是水银的表面张力却是水的6倍,从破碎的温度计里流出的水银珠可以在地板上滚来滚去。

用肥皂水能吹出泡泡来也是因为有表面张力。用吸管在肥皂水里蘸一下,在吸管的横截面上就形成一层膜,如果对着吸管另一端吹气,这层膜就像气球一样鼓起来,然后形成一个闭合的空气泡,风一吹就飘走了。

由于肥皂泡表面是有X的,肥皂泡里的空气承受着压力——跟气球里的情形一样。压力的大小取决于肥皂泡曲面绷紧的程度,曲面越紧绷,肥皂泡越小,里面空气的力就越大。波易斯通过实验发现,肥皂泡破碎的情形跟充气气球松开扎口的情形一样,气体从气泡里X来,有时竟然可以吹灭蜡烛。

那么肥皂泡到底为什么是圆的呢?这是因为表面张力使液体膜总是把自己拉紧,使自己尽量处于一种最紧凑的状态——自然界里最紧凑的形状就是球形。因此,肥皂泡里面的空气紧凑地挤在一起,产生的力与围绕肥皂泡的外力相同。

但是波易斯发现,对正圆形的肥皂泡施加外力也可以改变它的形状,比如,如果用两个环粘住肥皂泡,然后把两个环向两端拉,肥皂泡就可以变成圆柱形。但是,这种非圆形的肥皂泡体积越大就越容易破碎。一个很长很长的圆柱形肥皂泡中间会慢慢变细,继而分开,最终形成两个单独的半圆泡。

 

 

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为什么冰块会浮在水面上?

 

冰块之所以会浮在水面上,是因为水分子在固态时要比在液态时更占空间,因此一定体积的冰块要比相同体积的水轻。

冰晶体中的水分子不如在液态水中时结合得紧密,这并不是因为水分子的大小发生了变化,而是分子间排列的方式发生了改变。大部分物质的分子在固态时会结合得更加紧密,如果冰也是如此的话,那么冰块就会沉到冰冷的海底却一直不会融化,如此一来海水就会几乎整个地被冻成一块了。

 

 

为什么高尔夫球的表面凹凸不平?

 

凹凸的表面可以使空气在球的四周产生湍流,如果不是这样,球的后面将形成一股涡流,其作用就像是把球往后拖,让球的速度变慢。因此,表面凹凸不平的球飞得更快。

这和柏努利法则相关。想象一下:一个球在你面前自右向左滑过。表面的凹槽隔离空气,如果球沿顺时针方向旋转,那么球顶部的凹槽将使周围的空气加速(因为它们随着气流旋转),而球底部的凹槽则相反,它们让速度减慢。柏努利法则认为,当空气被加速时,它的压力就减小。因此,球顶部的表面受到的压力减小而底部的压力加大,这叫做挑球。如果你能像网球运动员那样让球反方向旋转,那么球顶部的压力增加而底部的压力减小,这会让球明显地下落。

 

 

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