為什么大多數塑料凳子中間都有一個洞？| 問答
Q1
為什么大多數塑料凳子中間都有一個洞？
by 7元船長的船員
答：不知道你有沒有用手勾住凳子中間的洞來移動過凳子，至少筆者是有過這樣經歷的。所以塑料凳子中間的洞，這一設計的第一個好處就是方便移動凳子。
這當然不是最重要的原因，若很多個凳子摞在一起，分離它們時，如果沒有這個小洞，塑料凳子上下之間會將空氣排出，形成一個空氣稀薄的區(qū)域，由于大氣壓強的存在，就需要很費力才能分開，（類似于馬德堡實驗中的兩個半球）。有了這個洞不僅使得更容易將摞在一起的凳子分離開來，也使得在加工時模具和凳子更容易脫落。
當然，塑料凳子有個洞，可以在我們坐上去的時候更好的通風，有利于汗液的蒸發(fā)，有益于健康。不過這樣也為一些氣體的傳播逃逸提供了擴散通道，別問我是怎么知道的。其實塑料凳子的小洞還有很多意想不到的用處，需要諸位開發(fā)自己的想象力，比如：
你還能想到這個塑料凳子上的洞的其他更妙的用法嗎？
by serendipity
Q.E.D.
Q2
為什么洗面奶里都是液體，結果擠出來是沫？
by 匿名
答：相信現在很多的洗護產品已經進化到直接按壓出泡沫的包裝了，類似洗面奶，洗手液等。我們可以清晰地觀察到瓶子里面裝的是液體，經過泵頭按壓出來就是泡沫了，這其中是泡沫泵頭在起作用。但在介紹泵頭之前我們需要先了解負責起泡的主要物質—表面活性劑。
表面活性劑有兩端結構，易溶于水的親水基和易溶于油的憎水基。當我們在手心中揉搓洗面奶時，表面活性劑分子會在水和空氣之間形成一個界面，喜歡接觸水的頭部吸附周圍水分子，形成表面張力，揉搓的過程就是擾動平衡的過程，結果就是產生氣泡。
而泡沫泵頭是利用大氣壓強，按壓泵頭1，活塞5下降，儲液腔4的空氣被排除，之后彈簧回縮，儲液腔形成真空狀態(tài)產生負壓，此時儲液腔中壓力小而容器內的壓力大，在壓差的作用下，大氣會把液體壓進儲液腔。再次按壓液體就會被擠出來，在這個過程中也模擬了擾動表面張力平衡的過程，所以擠壓出來的液體變成了泡沫。
by 藍多多
Q.E.D.
Q3
為什么洗干凈的小白鞋曬干后會變黃？
by 匿名
答：這個問題筆者也深受其害，本科時自己新買的小白鞋洗了一次之后變成小黃鞋真的很扎心TT，直到回家看到老媽晾鞋子會包上一層衛(wèi)生紙，包了紙的鞋子曬干之后紙變黃了，而鞋子依舊是白色的，這很難不讓人聯想到是紙巾起了吸引火力的作用。
這是因為我們清洗鞋子一般是用肥皂或者洗衣粉之類的堿性物質，而在刷鞋的過程中很難把這些堿性物質完全的清洗干凈，在水分蒸發(fā)之后，這些堿性物質與陽光發(fā)生氧化作用就會變黃。同時在晾曬的過程中陽光照射不是均勻的，水分集中的地方更容易變黃，鞋子凸起的面更容易晾干，而這部分也共容易富集堿性物質，也更容易變黃。
變黃的除了白色的鞋面還有白色的鞋邊，因為鞋邊是用容易氧化的尼龍和有機膠制作的，因此長期接受太陽直射也會發(fā)黃。
紙巾對于布料而言更容易吸水和富集堿性物質，同時也能夠遮擋陽光，起到一定的防護作用，所以最后紙變黃而鞋子卻沒事。
by 藍多多
Q.E.D.
Q4
天空為什么是藍色？
by silence
答：概括來說是因為光的散射，具體來說是因為光的瑞利散射~
瑞利散射是指尺寸遠小于光的波長的粒子對光束的散射，很適合用來研究空氣分子對太陽光的散射。瑞利散射光的強度為：
其中I為光強。所以在可見光中，波長λ較短的藍光會最容易被散射得漫天都是，所以在白天的天空，四面八方都呈現為藍色噠~
此外，小編覺得這里大家可能會有兩個額外的問題：
第一個問題是，明明可見光中紫光是波長最短的，按這理論怎么不是紫光最易被看到？——這其實是因為人眼對不同顏色的敏感度不同，人眼對紫光不是很敏感，這就是另一個話題了。
第二個問題是那為什么日出或黃昏時天空就是紅色了？——這關系到太陽光經過的空氣層厚度。日出和黃昏時，太陽光斜著射入地球的空氣層，經過空氣層的距離比白天直射時要長得多，即使藍光的瑞利散射程度很大，大部分藍光也已經被厚厚的空氣層散射掉了，此時只剩下紅橙色的光。
by Skylinezz52
Q.E.D.
Q5
電池充滿電了會變重嘛？
by 閔小戴
答：讓我們來看看電池充電前和充電后都都有哪些不同。
首先當然是電子的定向移動：一大堆電子從電池的負極被搬到了電池的正極，這種電子搬家肯定不會導致重量的改變——但接下來的這個變化確實會改變電池的重量，那就是充電后產生的電勢能。電勢能這種能量被作為電力儲存在電池中，而根據愛因斯坦的相對論，能量的增加確實能帶來質量的改變。
只是……這種“重量的改變”實在是太過微?。阂?0000mAh，3.7V的充電寶來說（正在小編手邊的這個），滿電的能量為：E=10 * 3600 * 3.7=133200J的能量，這相當于m=E/c^2 =1.48 * 10^(-12)kg的質量……如果你能感受到這個數量級的質量的變化，那你確實可以說電池充電后變重了……
by Skylinezz52
Q.E.D.
Q6
為什么電視遙控器可以不對準電視就能使用，光不是沿直線傳播嗎？
by 馨蘋同志
答：如果針對抽象的光束來說，光確實是沿直線傳播的，但是在現實生活中，人類的技術很難得到如同物理圖像中那樣理想的光束。
在歷史上，人類能夠創(chuàng)造的光源絕大多數都更接近點光源的形式，比如篝火、蠟燭、白熾燈等等……人類目前創(chuàng)造出來最接近理想抽象光束的光叫做激光，激光具有高度的單色性，方向性以及更高的亮度，因此利用激光可以用來很好地演示光在反射、折射時的性質。
但很可惜，我們今天要討論的電視遙控器使用的光源并不是激光，而是紅外二極管（IR Diode）。紅外二極管與發(fā)出可見光的二極管形狀類似，工作原理也類似，只是由于二極管使用的材料不同導致產生的光波長不同。
上面是紅外二極管，下圖是普通的紅光二極管，兩者的外形相當類似。出于對光的一般認識，即使紅外線是肉眼不可見的，我們也可以利用發(fā)光二極管的光線分布情況來類比紅外二極管發(fā)出的紅外光在空間中如何分布。
上圖是一個老式遙控器的電路背板，在對應遙控器發(fā)射信號的位置我們可以看到一個紅外二極管。很顯然的是，像普通的發(fā)光二極管一樣，紅外二極管發(fā)出的光并不嚴格按遙控器所指方向傳播，而是以遙控器尖端為原點的一個近似扇形分布。具體的分布則要取決于發(fā)光二極管外殼的幾何性質。不過一般來說只要電視機信號接收器處在這個扇形分布內，或者扇形出射的紅外信號光經過漫反射后進入信號接收器的強度足夠高，就可以控制電視機啦。
by K.Collider
Q.E.D.
Q7
地球每時每刻都在接受太陽的光照，那地球的總能量會隨時間增加嗎？
by 皮蛋粥
答：不會。地球不僅接受太陽的光能，同時也向宇宙中輻射能量，保持了一個動態(tài)平衡狀態(tài)。
當地球吸收的太陽輻射與其輻射到太空中的能量相等時，地球的總能量不會隨時間無限增加，而是保持相對穩(wěn)定。如下圖所示，入射的太陽輻射（340.4）會被云層和大氣反射（77.0），也會被地表反射（22.9），同時大氣、云層和地表也會吸收太陽輻射的能量，用于支撐地球上的生態(tài)系統(tǒng)、氣候和大氣環(huán)流等。吸收的太陽能會轉化為不同形式的能量，其中一部分能量以長波輻射的形式直接回到太空中，而其余部分首先通過氣候系統(tǒng)以輻射和其他形式傳輸，例如通過蒸發(fā)散熱或傳導/對流過程從地球表面層（陸地和海洋）傳輸到大氣中，最終，所有的出射能量以長波輻射（239.9）的形式輻射回太空。
參考資料：
"TheNASA Earth's Energy Budget Poster". NASA. Archived from the original on 21April 2014. Retrieved 20 April2014.
Earth's energy budget
by 小線
Q.E.D.
Q8
請問經過漫反射后，光是否會改變顏色？
by 臻
答：不會，但是會影響顏色的呈現。與我們的直觀想法相悖，固體的漫反射不僅僅是由于表面粗糙導致的，即使表面平坦，漫反射依然發(fā)生，例如一塊高度拋光的白色大理石為什么仍然保持白色，拋光的確會產生一些鏡面反射，但剩余的光仍然會進行漫反射。
如圖1所示，固體表面發(fā)生漫反射，大部分光線是由表面下方的散射中心貢獻的，并不是我們想象的只與表面有關。如果想象這個圖形代表的是雪，多邊形代表了它的冰晶，一束入射光由第一個顆粒表面反射，同時透射光進入，與第二個顆粒的界面發(fā)生反射，以此類推，生成一系列隨機方向上的“初級”散射光線，這些光線通過相同的機制，產生大量的“次級”散射光線，這些光線又生成“三級”光線……所有這些光線都在雪晶體中傳播，而雪晶體不吸收光線，直到它們到達表面并以隨機方向退出。
這個固體表面漫反射機制非常普遍，因為幾乎所有常見材料都是由晶粒組成的，晶粒的不規(guī)則排列和界面缺陷都可以反射光線，從而重現上述機制，例如礦物材料通常是多晶的。
總結而言，如圖2所示，漫反射能使光線的方向改變，使得光線呈現出不規(guī)則的分布，而不是在特定方向上傳播。
漫反射會顯著影響物體的顏色，因為它決定了光線在材料中傳播的平均路徑，進而決定了各種波長被吸收的程度。例如，紅色墨水在瓶子里看起來是黑色的，但當它寫在紙上時，它呈現出鮮艷的紅色。這是因為光線在紙纖維中傳播的路徑非常短，而來自瓶子的光線在經過多次漫反射后被大量吸收。
此外，當有色物體同時具有漫射反射和鏡面反射時，通常只有漫射分量是有顏色的，鏡面反射部分則呈現光澤感。但是我們要知道，光的顏色是由其波長決定的，不同波長的光對應不同的顏色。例如，紅光具有較長的波長，而藍光具有較短的波長，而漫反射不能改變光子的能量，因此這種顏色變化不是像折射、色散等光學現象一樣改變光的波長。
總之，漫反射是顏色呈現的重要載體，但不會改變顏色。
參考資料：
Diffuse_reflection
by 小線
Q.E.D.
#本期答題團隊
serendipity、藍多多、Skylinezz52、K.Collider、小線
