在影視劇里
壞人會在人質(zhì)的嘴里塞一團(tuán)抹布
防止人質(zhì)發(fā)出聲音
那么，為什么人質(zhì)無法把抹布吐出來呢？


Q1

溫度計里的細(xì)管是真空嗎？為什么倒過來液體不會在重力作用下流動？

by 陸德

答：

水銀溫度計的原理是依靠水銀熱脹冷縮的性質(zhì)，在一定范圍內(nèi)，水銀的體積變化與溫度呈正比，所以就得到了溫度。

如果溫度計上方還有空氣，那么受熱膨脹的話就是水銀和空氣一起膨脹，可能就會影響到示數(shù)的準(zhǔn)確性。所以溫度計里的細(xì)管是真空。

對于體溫計來說，在水銀泡和示數(shù)區(qū)之間有很小的狹縫，使得溫度升高的話，水銀可以膨脹通過，但是如果收縮的時候，水銀會在狹縫處斷裂，這樣就把示數(shù)固定住，方便我們讀取了。

對于寒暑表來說，上下寬窄一樣，所以溫度計的示數(shù)會隨外界溫度連續(xù)變化。

但是無論哪一種溫度計，都不會因為倒掛而使得水銀流動。這是因為水銀對于玻璃來說是不浸潤的，意思就是水銀在玻璃上會有收縮成球的趨勢，倒掛的時候，表面張力提供的力就與重力相互平衡掉了。

by 岷客

Q.E.D.

Q2

為什么激光筆一般是紅綠色，而沒有藍(lán)紫色？

by 匿名

答：

小伙伴，你好！

在回答這個問題之前，讓我們先來了解一下激光筆是如何發(fā)光的|?ω?｀)。

我們知道，任何一種光源的發(fā)光都與其物質(zhì)內(nèi)部粒子的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)處于低能級上的粒子吸收了適當(dāng)頻率外來能量被激發(fā)而躍遷到相應(yīng)的高能級上后，總是會力圖躍遷到較低的能級去，同時將多余的能量以光子形式釋放出來。如果光是在沒有外來光子作用下自發(fā)地釋放出來的，此時被釋放的光即為普通的光（如電燈、霓虹燈等），其特點(diǎn)是光的頻率大小、方向和相位都很不一致。但如果是在外來光子直接作用下由高能級向低能級躍遷時將多余的能量以光子形式釋放出來，被釋放的光子則與外來的入射光子在頻率、位相、傳播方向等方面完全一致，這就意味著外來光得到了加強(qiáng)，我們稱之為光放大。這樣我們就可以得到方向性好、亮度高、單色性好和相干性強(qiáng)的激光了。

光的顏色取決于波長，黃光的波長在570nm左右。但是常用的半導(dǎo)體激光器晶體能級差與黃光波段能量不符，也不易通過倍頻等方式來產(chǎn)生黃光波段信號，對540nm-620nm波段的輸出功率很低，基本在毫瓦量級以下(‘-ω?? )。由于半導(dǎo)體激光器對黃色激光的輸出功率較低，因此通常需要進(jìn)行非線性頻率變換等較為復(fù)雜的操作才能得到強(qiáng)度足夠黃色激光。此外，黃色激光的應(yīng)用相比綠色激光和紅色激光小了很多，通常局限在天文導(dǎo)航和醫(yī)學(xué)等方面。因此，我們在市面上就很少看到黃色的激光了(/ω＼)。

回到問題，藍(lán)紫色的激光筆其實也是有的。只不過在同等發(fā)射功率下，相比紅綠光，藍(lán)紫光對人眼的刺激更弱，作為指示用途的話有些費(fèi)力不討好，因此激光筆也很少選用藍(lán)紫波段。

參考資料：

[1] Castellano-Hernandez, Elena & Kalusniak, Sascha & Metz, Philip & Kr?nkel, Christian. (2020). Diode‐Pumped Laser Operation of?:??in the Green and Yellow Spectral Range. Laser & Photonics Reviews. 14. 1900229.

by Chen

Q.E.D.

Q3

燈泡為什么能放到嘴里卻拿不出來？

by 匿名

答：

因為下頜發(fā)生了移位。

為了把燈泡頭塞進(jìn)嘴里，需要盡力張大嘴，這時頜關(guān)節(jié)的一部分（學(xué)名關(guān)節(jié)盤）連同下頜骨一起向前移動，把手放在臉頰可以感受到頜關(guān)節(jié)向外頂，這時肌肉放松，韌帶可以拉得更開，嘴巴張開的角度更大。等到燈泡頭被塞進(jìn)嘴，光滑的燈泡開始向內(nèi)滑動。這時候因為燈泡頸部比較細(xì)，對口腔韌帶造成的壓力比較小，而舌根附近的壓力比較大，因此向前移動的關(guān)節(jié)盤又向后復(fù)位，把燈泡卡在了嘴里。但是這時關(guān)節(jié)盤被燈泡頭撐住無法再次前移，再想張大嘴就很難了。

參考資料：

[1]電燈泡吞入口中能不能自己取出來？為什么？

by 藏癡

Q.E.D.

Q4

地球是圓的，為什么在地面上卻覺得很平坦?

by 小宇宙

答：

首先，這是地球(Planet Earth)??

然后，這是（鋪平了的）地球(Plane Earth)????

我們顯然都生活在一個日常感受十分平坦的地球上，主觀感覺類似于第二張圖片。但我們都知道，真正的地球是如第一張圖片所示的（接近）球體，那么，如果將第二張圖“卷”起來，使之成為真實情況下的球體，為什么我們在日常生活中還是感覺大地如此地平坦呢？

這就要輪到描述一條曲線（或者曲面）的有力武器，曲率出場了。顧名思義，曲率，指的是“彎曲”的“率”，也就是彎曲程度的大小。以一只小螞蟻為例體驗何謂曲率：

假設(shè)圖中A到B是一條水平標(biāo)準(zhǔn)線，兩只小螞蟻最開始各自站在一個長方形和圓形的相同縱向高度處。此后，讓他們分別在各自所生活的世界走相同的距離（且讓左邊的小螞蟻仍然保持在長方形水平的邊上），不妨記長方形上的小螞蟻走了距離d，而圓形上的小螞蟻走了距離s=d。

那么，這時就可以很清楚地看出來，經(jīng)過相同路程后，左邊的小螞蟻仍然處于水平標(biāo)準(zhǔn)線AB所指示的平面上，而右邊的小螞蟻的則不可避免地在縱向高度上低于左邊的小螞蟻。這個差別就是因為曲率的存在。由于兩只小螞蟻生活的空間自身性質(zhì)不同（這里就是曲率不同），由于直線的曲率為0，而圓的曲率大于零，從而導(dǎo)致了經(jīng)過相同的路程，他們在縱向高度上的變化并不相同。

而我們生活在一個球形的地球上，為什么我們走起路來不會感覺到明顯的高度下降呢？這是因為，根據(jù)曲率的定義[1]：

其中，為曲率，為切向角，為弧長。則很輕易地了解到，曲率(實際上這是第一類曲率)被定義為走過單位弧長下切向角的變化。對于圓，很容易得出：

其中，是圓的半徑。那么，代入地球這樣一個巨大的球體，其半徑約為6371km，則如果將地球近似為一個球體，而取其中一個剖面作為球面來估算其曲率的話，可以得到其曲率的數(shù)值約為?，是不是很??？這也就是為什么我們能平平穩(wěn)穩(wěn)地行走在大地上的原因啦??

參考資料：

[1]Curvature

by Callo

Q.E.D.

Q5

為什么聲音隔墻仍然很大，而Wifi和隔墻就會弱很多？

by 茗

答：

因為WiFi和聲波除了都是“波”以外，共同點(diǎn)真的很少。

聲音是一種機(jī)械波，而WiFi是電磁波。中學(xué)物理說“機(jī)械波需要在介質(zhì)中傳遞”、“電磁波的傳遞不需要介質(zhì)”，這當(dāng)然沒錯，不過本科物理里還有一些補(bǔ)充。只要有介質(zhì)，聲波就幾乎可以傳播，甚至介質(zhì)越“致密”傳播效果就越好（此處省略一個關(guān)于模量的偏微分方程）。對于電磁波，很多介質(zhì)都可以將其屏蔽，比如，薄薄一層金屬就可以屏蔽幾乎全部波段的電磁波——微波爐、太陽光、WiFi信號等等（此處再省略一個關(guān)于趨膚效應(yīng)的偏微分方程）；木頭、墻、人體等也可以屏蔽可見光波段的電磁波——畢竟不透明嘛；甚至四處漏風(fēng)的金屬網(wǎng)（也就是“法拉第籠”）也可以對電磁波有相當(dāng)好的屏蔽。對于聲波，混凝土本身是一種非常好的傳播介質(zhì)，穿墻過程中的損失主要來自于墻壁表面的反射；對于電磁波，除了墻壁的反射之外，磚墻本身對電磁波的吸收、承重墻中鋼筋形成的等效法拉第籠都會使WiFi信號衰減。

by 藏癡

Q.E.D.

Q6

為什么電路接入電機(jī)，歐姆定律會不成立呢？消失的那一部分電壓和電流去哪了？by 檐微

答：

歐姆定律是一個經(jīng)驗定律，他說的是電路中電壓與電路成正比，即

“歐姆定律”是一個非常有誤導(dǎo)性的名稱，它似乎表示這是一個電路中普適的定律。但是實際情況卻是歐姆定律僅適用于直流純線性電阻器件，或者稍微拓展推廣一下也可以適用于含電阻，電感，電容的交流系統(tǒng)。半導(dǎo)體，電動機(jī)等許多元件都不滿足歐姆定律。

電動機(jī)是一種由線圈，磁場配合組成的系統(tǒng)，他是將電能轉(zhuǎn)化為動能的裝置。因此輸入系統(tǒng)的能量一部分轉(zhuǎn)化為了轉(zhuǎn)動的機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為了熱能。所以電動機(jī)不遵循歐姆定律。

我們可以將電動機(jī)分為兩部分，一部分為發(fā)熱的電阻R，另一部分線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的時候會產(chǎn)生“反向的電動勢”，這個“反向的電動勢”分走了一部分電壓，并且使得系統(tǒng)不再遵守歐姆定律。

by 岷客

Q.E.D.

Q7

有效位數(shù)存在的意義是什么？

by 默然^ω^

答：

意義是指明精確度。

如果單純數(shù)學(xué)比大小的話2確實嚴(yán)格等于2.0，但在實際測量中，精確度是一個與數(shù)值幾乎同等重要的量，這時2和2.0就不同了。2意味著實際數(shù)值可以是1.9也可以是2.1；但2.0就是2.0，雖然更精確地說它可以是1.99或者2.03，但不可能是1.91。

我們拿身高舉個例子。如果我們有一個每隔一米有一條刻度線的尺子，那么幾乎所有成年人——從一米五到兩米四——都會被量成“2米”，這時候我可以強(qiáng)詞奪理地說“我和姚明一般高”“我說我一米八你也分辨不了”。如果尺子換成每分米一條刻線，那么1.5米和1.8米在測量數(shù)值上就有了區(qū)別，但是一米七五的孩子仍然可以理直氣壯地宣稱自己是一米八。如果再把尺子換成刻度一厘米，那么即使是1.79米的人也只好承認(rèn)“我離一米八零還差那么一點(diǎn)點(diǎn)啦”?？吹搅藛?，對于嚴(yán)格高180的人，1.8米和1.80米沒什么區(qū)別；但是對175、176乃至179的人，宣稱自己一米八是在物理意義上合理的，但是說自己一米八零就不得分了。

by 藏癡

Q.E.D.

編輯：牧羊