周末來(lái)臨，睡完懶覺(jué)

又到了看問(wèn)答專(zhuān)欄的時(shí)候

激光，被稱(chēng)為

最快的刀、最準(zhǔn)的尺、最亮的光

利用其高能量密度做成的激光武器

能夠在極小的面積上

在極短的時(shí)間里

集中超過(guò)核武器100萬(wàn)倍的能量

實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打擊，摧毀目標(biāo)!

反射鏡

采用真空納米鍍膜工藝

能夠反射寬頻譜的光線(xiàn)

得到亮度高、不失真的清晰圖像。

當(dāng)激光武器射向鏡子

一場(chǎng)矛與盾的較量

勢(shì)在必行！

是誰(shuí)技高一籌呢？

讓我們拭目以待！

1

Q：怎樣從微觀角度解釋光的反射和折射現(xiàn)象？

by 小機(jī)靈

從微觀上解釋光的反射和折射，需要從進(jìn)行反射折射的物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)入手，因?yàn)檎凵浜头瓷湓眍?lèi)似，我們?cè)谶@里以反射為例。眾所周知，任何物質(zhì)都是由原子、分子等微觀粒子組成的。形象理解，當(dāng)光（我們既可以把這些光看成粒子也可以看成波，但是在這里用粒子的觀點(diǎn)可以讓解釋更簡(jiǎn)明一些）照射到這一堆微觀粒子上的時(shí)候，這些微觀粒子會(huì)和光子發(fā)生類(lèi)似于小球碰撞的效應(yīng)，光子會(huì)被改變能量和運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象叫做光子的散射。被散射之后的光子會(huì)朝著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，但是由于光的波動(dòng)觀點(diǎn)下的相干相消（需要一部分?jǐn)?shù)學(xué)計(jì)算），僅有符合反射和折射定律的方向上的光子才可能被觀察者測(cè)量到。這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)果就可以被歸納為光的反射折射定律。

By luna

2

Q：科學(xué)家是通過(guò)什么方法知道質(zhì)子、中子、電子等的質(zhì)量？

by 匿名

對(duì)于帶電粒子，高精度的做法是測(cè)量它們的荷質(zhì)比（粒子所帶電荷/粒子質(zhì)量）。如果知道了它們的荷質(zhì)比，那么就可以反過(guò)來(lái)算出帶電粒子的質(zhì)量。電子和質(zhì)子的荷質(zhì)比可以利用帶電粒子的粒子流在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，結(jié)合經(jīng)典力學(xué)和電磁學(xué)得到，這是一種很直接的測(cè)量。

中子的質(zhì)量因?yàn)樽陨聿粠щ姾桑瑴y(cè)量非常復(fù)雜。我們知道氫原子的氘核和氕核之間差一個(gè)中子，可是物理學(xué)家計(jì)算這兩個(gè)基本粒子的質(zhì)量差，也無(wú)法得到中子的質(zhì)量。這是因?yàn)橹凶雍唾|(zhì)子之間有強(qiáng)相互作用，這部分能量改變了氘核的質(zhì)量。物理學(xué)家們測(cè)量中子被質(zhì)子捕獲的過(guò)程釋放出的光子能量，可以計(jì)算出結(jié)合能。通過(guò)這種方法，物理學(xué)家才間接地算出了中子的質(zhì)量。

By luna

3

Q：牛奶為什么能解辣？還有什么能解辣嗎?

? ? ?by?xlxl

要知道牛奶為什么能解辣首先要知道我們?yōu)槭裁磿?huì)感受到辣。與其他酸甜苦咸等味覺(jué)不同，辣其實(shí)是一種痛覺(jué)。在辣椒等蔬菜中有一種化合物叫做辣椒素，當(dāng)人體攝入辣椒素后，辣椒素會(huì)和神經(jīng)元上的辣椒素受體VR1結(jié)合，然后神經(jīng)細(xì)胞會(huì)分泌一種叫P物質(zhì)的神經(jīng)肽，這種神經(jīng)肽與痛覺(jué)傳遞有關(guān)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生痛覺(jué)，從而使人產(chǎn)生一系列應(yīng)激反應(yīng)。而牛奶能解辣就在于牛奶中的酪蛋白能快速與辣椒素結(jié)合，阻止了辣椒素與VR1的結(jié)合，且二者結(jié)合后的產(chǎn)物不會(huì)刺激消化道，這樣就達(dá)到了解辣的效果。除了牛奶之外，冰淇淋也能有效解辣，喝冷水吃冰塊都不能達(dá)到解辣的目的反而會(huì)加快辣椒素的擴(kuò)散，但是不要為了找借口吃冰淇淋就去吃超出自己承受范圍的火鍋哦，不然你第二天就會(huì)后悔的（不要問(wèn)我為什么知道[悲傷]）。

By?懶懶的下午三點(diǎn)半

4

Q：激光武器那么厲害，用它射向鏡子會(huì)怎么樣？

by?小機(jī)靈

首先，激光武器是一種武器，武器是具有毀滅性傷害的；其次，激光武器很厲害，很厲害的武器聽(tīng)起來(lái)就不明覺(jué)厲。

綜上所述，當(dāng)激光武器射向鏡子，鏡子必“死”無(wú)疑。那么事實(shí)是不是這么的理所當(dāng)然呢？當(dāng)然是了！激光武器射向鏡子，鏡子會(huì)被擊穿。但背后的原因并不是想象的那么簡(jiǎn)單。任何反射鏡面都存在反射率，一般鏡子的反射率約90%，特殊工藝可以達(dá)到99%以上。而激光摧毀物體最核心的參數(shù)是吸收功率，這不僅與表面反光率有關(guān)，與材質(zhì)更直接相關(guān)。不同波長(zhǎng)的激光，會(huì)被不同材質(zhì)吸收。所以激光武器是可以用鏡子防御的，因?yàn)殓R子反光率高；但是你無(wú)法保證鏡子表面一塵不染，也無(wú)法保證鏡子的材料是完美沒(méi)有缺陷的，一旦染了塵或者是材料內(nèi)部有微裂紋等缺陷，高功率的激光必然燒毀擊穿鏡子，這才是關(guān)鍵之處。

By 懶懶的下午三點(diǎn)半

5

Q：電動(dòng)開(kāi)水壺是怎樣自動(dòng)斷電的？

by?匿名

自動(dòng)斷電聽(tīng)上去很智能很高級(jí)，但是當(dāng)你了解了工作原理就會(huì)發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)斷電其實(shí)相當(dāng)簡(jiǎn)單粗暴。

電動(dòng)開(kāi)水壺一般在水壺蓋或者手柄的地方會(huì)有一個(gè)小孔引導(dǎo)蒸汽進(jìn)入，而在開(kāi)關(guān)部分會(huì)有一個(gè)由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片貼在一起的雙金屬片，當(dāng)蒸汽接觸雙金屬片時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)不同，但是又被固定在一起，熱膨脹系數(shù)大的金屬會(huì)向熱膨脹系數(shù)小的金屬片方向彎曲，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度，雙金屬片的形變量會(huì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路自動(dòng)斷電。如果把電水壺的蓋子打開(kāi)燒水，蒸汽逸出，不能通過(guò)小孔加熱雙金屬片，即使水已經(jīng)燒開(kāi)電水壺也不會(huì)自動(dòng)斷電（這樣可以在電水壺里煮雞蛋這種事你以為我會(huì)告訴你嗎[doge]）。

By?懶懶的下午三點(diǎn)半

6

Q：使用電腦的時(shí)候到底是要充著電用還是快沒(méi)電了再充電？

by?zha

其實(shí)現(xiàn)在的筆記本電腦上都有個(gè)電源管理軟件，里面有很多種模式可以選擇，就以小編手頭這臺(tái)筆記本電腦為例，見(jiàn)下圖。

當(dāng)插入電源適配器，并且電池電量未低于某一值的時(shí)候，是不會(huì)對(duì)電腦充電的，這時(shí)候用的就是電源適配器提供的電。所以，如果平時(shí)是把筆記本電腦當(dāng)臺(tái)式機(jī)用，那就插上電源適配器，并讓電池的電量處于50%左右，這相當(dāng)于只由電源適配器供電，而電池在50%的電量下存放（鋰離子電池在50%左右的電量下保存是對(duì)使用壽命比較有利的）。

如果經(jīng)常攜帶筆記本電腦外出，要用到它的電池供電，那么如何給鋰離子電池充放電就有一些小技巧，可以參考文章“關(guān)于鋰離子電池，你所不知道的一些事兒”。

有的電源管理軟件會(huì)說(shuō)每隔幾個(gè)月對(duì)要電池進(jìn)行深度充放電一次，這其實(shí)是為了校準(zhǔn)電池容量，而不是所謂的激活電池，鋰離子電池還是要少進(jìn)行深度充放電。

By 懶懶的下午三點(diǎn)半

7

Q：煮面或者煮餃子，水燒開(kāi)后用大火和用小火煮熟的速度一樣嗎？（保證水一直在沸騰）

by 匿名

水燒開(kāi)后保持水沸騰的狀態(tài)煮面或者煮餃子的話(huà)，煮熟的速度是一樣的，但是煮完后的口感可能會(huì)有一些差別（宿舍小鍋親測(cè)[滑稽]）。當(dāng)水保持沸騰狀態(tài)時(shí)，水溫會(huì)保持100℃不會(huì)繼續(xù)升高，處于氣液共存的狀態(tài)，大火和小火煮的區(qū)別只在于鍋里的水蒸發(fā)的快慢，不過(guò)大火會(huì)讓鍋里的水沸騰得更厲害，這樣在煮面或者煮餃子的時(shí)候不容易粘連，但是大火煮要小心照看不要讓水溢出來(lái)哦，不然收拾起來(lái)會(huì)很麻煩。追求精致生活的豬豬男孩女孩們?cè)谥箫溩拥臅r(shí)候可以在水開(kāi)后點(diǎn)一次冷水，重復(fù)三次，這樣煮出來(lái)的餃子不容易破會(huì)更好吃哦。

By?懶懶的下午三點(diǎn)半

8

Q：兩個(gè)波疊加互相抵消的時(shí)候，原本攜帶的能量去了哪里？？

by?愛(ài)問(wèn)問(wèn)題的小張

兩列波疊加相互抵消可以理解為波的干涉相消，干涉的條件：兩列波的頻率以及振動(dòng)方向相同且有固定相位差（干涉相消時(shí)此相位差為π）。

當(dāng)兩個(gè)滿(mǎn)足干涉相消條件的波發(fā)生復(fù)合時(shí)，如下圖：

看似能量“消失”了，這很明顯的違反了能量守恒定律，問(wèn)題出在哪呢？首先從問(wèn)題的源頭出發(fā)，在上例中，波的產(chǎn)生必須存在波源與介質(zhì)，波的傳播過(guò)程相當(dāng)于波源不斷地向外傳遞能量的過(guò)程，所以?huà)侀_(kāi)波源談干涉都是耍流氓。那么我們就從波源的角度來(lái)搭設(shè)一個(gè)干涉相消的系統(tǒng)：假設(shè)有兩個(gè)頻率相同振幅相同的波源同時(shí)在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，兩者單獨(dú)來(lái)看波源分別在做向外傳播能量的上下運(yùn)動(dòng)，所以說(shuō)欲保持原本的簡(jiǎn)諧波形，必須不斷地向系統(tǒng)傳遞能量。當(dāng)將兩者放入同一系統(tǒng)，并要求兩者相距半個(gè)波長(zhǎng)，如此一來(lái)，在系統(tǒng)兩側(cè)都將發(fā)生干涉相消，兩波源之間形成駐波，如下圖：

可以看出波形發(fā)生了明顯的變化，可以理解為能量的分布發(fā)生了變化，此時(shí)波不再向外傳播，運(yùn)動(dòng)僅發(fā)生在兩波源之間，仔細(xì)分析復(fù)合的過(guò)程時(shí)我們應(yīng)牢記定域性原理，及新加入的波源不會(huì)立即對(duì)相距一段距離的介質(zhì)產(chǎn)生作用，發(fā)生干涉相消區(qū)域的介質(zhì)在受到新加入波源影響之前仍按照原本運(yùn)動(dòng)方式將能量向外傳播，干涉相消發(fā)生時(shí)便不再運(yùn)動(dòng)。如果繼續(xù)向系統(tǒng)輸入能量即用外力保持波源按原本方式運(yùn)動(dòng)，能量只會(huì)在兩波源之間以駐波的形式振蕩而不會(huì)消散。所以?xún)闪胁òl(fā)生相消干涉并沒(méi)有導(dǎo)致能量的增減，而是導(dǎo)致了能量分布的變化。這是一維的情況，二維及三維情況下會(huì)在局部形成駐波而大部分能量仍會(huì)向外消散，只是消散的“路徑”發(fā)生了變化。比如在楊氏雙縫干涉中，單個(gè)點(diǎn)光源在屏幕上不會(huì)形成明暗條紋（明條紋是因?yàn)閮闪胁ㄏ辔徊顬?π整數(shù)倍而發(fā)生的干涉相漲），而干涉發(fā)生后形成的明暗條紋正說(shuō)明了能量分布的變化，兩種情況下的總能量是一致的。因此兩列波的相互抵消是一個(gè)過(guò)程，這一過(guò)程發(fā)生之后系統(tǒng)的能量發(fā)生了“再分配”，原本攜帶的能量會(huì)像原本的運(yùn)動(dòng)方式那樣將能量傳播出去。

By?GUOmazing

本期答題團(tuán)隊(duì)

物理所? ?luna、懶懶的下午三點(diǎn)半、GUOmazing

我們下期再見(jiàn)QwQ