閃電，

是一道光

常在你猝不及防的時候

閃瞎我們的眼睛

問題來了

能用閃電的放電過程實現(xiàn)電解水嗎？

1

Q：在深山老林，周圍沒有任何基站，怎么撥打衛(wèi)星電話？

by ?風(fēng)蛙

衛(wèi)星電話并不依賴基站來和通信網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系，它們其實和平時的手機(jī)通信有很大的不同。對于我們平時日常使用的智能手機(jī)，數(shù)據(jù)實際上是經(jīng)過了“手機(jī)-基站-通信網(wǎng)絡(luò)-基站-手機(jī)”這個路徑；而衛(wèi)星電話撥打智能手機(jī)的時候數(shù)據(jù)經(jīng)過的是“衛(wèi)星電話-通信衛(wèi)星-通信網(wǎng)絡(luò)-基站-手機(jī)”這個路徑。所以，只要頭頂有衛(wèi)星，就能連接上通信網(wǎng)絡(luò)。

衛(wèi)星電話連接衛(wèi)星的原理和手機(jī)連接基站的原理是類似的，都是在某一特定的頻率上使用電磁波進(jìn)行通信。有區(qū)別的地方是：手機(jī)和基站之間的距離相對衛(wèi)星電話和通信衛(wèi)星之間的距離比較近，所以手機(jī)對于天線和信號強(qiáng)度的要求較低。衛(wèi)星電話因為要和頭頂上遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星進(jìn)行通信，所以必須配備超大電池（因為要高功率發(fā)信，耗電很大）和超大天線（天線大信號才能好）的，所以某種程度上我們可以說，衛(wèi)星電話是通信能力被大幅強(qiáng)化的電話。看看這碩大的天線和感人的價格，信號能不好嗎。

By Luna

2

Q：怎樣讓硬幣飄在水中 ？

by 殷啟揚

這次又是和水的張力相關(guān)的問題呢，靈魂畫手君再次上線～

首先我們先來看一下水的張力是如何讓硬幣漂浮在水面上的：

如圖所示，把硬幣放在水面上之后，水面張力會提供給硬幣一個向上的力（藍(lán)色），這個力和硬幣受到浮力的合力與重力（紅色）抵消，就能夠讓硬幣“浮”起來。

那么問題來了，具體如何操作才能讓硬幣浮起來呢？首先是選擇一個足夠輕的硬幣，一分或五分的硬幣都是很容易浮起來的。其次保證水足夠純凈，因為純水的表面張力比較大，肥皂類可以降低水的表面張力的表面活性劑，千萬別加哦～

最后一步比較關(guān)鍵：如果把硬幣往水里一扔，那么硬幣肯定會因為慣性直接墜入水中。一個比較合適的做法是，非常緩慢地把硬幣放在水面上。同學(xué)們可以試著用鑷子或者彎曲的鐵絲/回形針，夾著或者從下面托著硬幣，緩緩把硬幣平放在水面上，這樣一般就能成功啦。實在不行的話建議親換個硬幣多試幾次哦。

By Luna

3

Q：鉛筆畫的線為什么能導(dǎo)電？

? ? ?by?匿名

鉛筆芯是用石墨粘土混合制成的，而石墨可以導(dǎo)電。寫字的時候，實際上是通過摩擦把石墨涂抹在了紙張表面，所以使用鉛筆畫出來的線實際上是石墨和粘土的混合物，當(dāng)石墨顆粒相互接觸，形成完整的導(dǎo)電通路時即可導(dǎo)電。

然而，同學(xué)們?nèi)绻囍鰧嶒灒褂勉U筆線點亮小燈泡的時候，可能會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電性能不是很好，有的時候小燈泡亮，有的時候不亮。這是因為石墨線是薄薄的一層，如果石墨被粘土打碎，對石墨的導(dǎo)電性能有很大影響。由于鉛筆的主要成分是石墨，而石墨是導(dǎo)體，所以鉛筆芯是可以導(dǎo)電的。然而鉛筆芯的導(dǎo)電能力卻并不是非常強(qiáng)。因為石墨的原子結(jié)構(gòu)排布，決定了它只能二維導(dǎo)電，即在同一平面的兩點間是導(dǎo)電的，而平面的上下兩面間是不導(dǎo)電的。鉛筆芯中的石墨是被碾碎后于黏土混合而成，所以原子結(jié)構(gòu)被打亂，因此導(dǎo)電性能并不十分出眾。在實驗中，接入2B鉛筆芯長度超過15cm，則小燈泡不發(fā)光。（電壓5V左右）。

同時，導(dǎo)線和鉛筆線上的石墨的具有很大的接觸電阻，接觸電阻是材料物理實驗中測量材料導(dǎo)電性能的時候不可避免的問題之一。實驗中燈泡如果點不亮的話，可以試試改用發(fā)光二極管，非常微弱的電流就能點亮發(fā)光二極管，比小燈泡容易點亮得多，成功率會升高哦，同學(xué)們可以試試～

By Luna

4

Q：為什么不做一個連著避雷針的大水柱，把閃電的能量用來電解水 ？

by?孔萌浩

雷電是比較常見的自然現(xiàn)象，值得注意的是，雷擊的特點之一是真正放電的時間非常短，雖然電壓很高，電流很大，但放電轉(zhuǎn)移的電荷量卻很少。平均來說，雷擊的電流為30000安培，而一次雷擊傳導(dǎo)的電荷量卻僅為15庫倫。換算一下就可以知道，一次雷擊的總放電量只夠電解約10^-4mol的氫氣。這個數(shù)量實在是太少了，完全不夠看，而建造一個避雷針和大水柱的成本遠(yuǎn)高于此。同時雷電由于其發(fā)生地點和時間的隨機(jī)性，沒有有效的控制手段，所以利用收集雷電的能量來電解水不是經(jīng)濟(jì)可靠的選擇。

參考：維基百科-閃電（https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning）

By Luna

5

Q：有可能通過聲音不在真空中傳播的特性，制造一種“真空耳塞”來幫我們獲得高質(zhì)量的靜音嗎？

by??皮皮老師

一般來說，要想隔音效果好，那就得用個軟而疏松的材料（容易讓聲波/機(jī)械振動耗散掉），比如常見的海綿耳塞。如果我們希望用真空替換里面的一部分海綿，我們就會意識到，不對啊，海綿怎么能創(chuàng)造出一部分真空呢？那就試著換成硅膠耳塞吧，用硅膠做個真空腔。然后我們又會發(fā)現(xiàn)，這個真空腔會在外界的大氣壓的作用下消失，就像我們希望把氣球中間抽成真空的時候一樣，實際上氣球會因此癟下去。所以我們?nèi)绻Ｍ茏屵@個真空腔體維持，那就必須要用一點強(qiáng)度足夠的材料，比如金屬？等等......金屬傳聲性能不是反而比氣體更好了嗎？

使用真空進(jìn)行隔音確實是一個好的想法，但是隨之而來的，是提高了許多許多倍的設(shè)計難度和加工難度。目前使用真空進(jìn)行隔音確實已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，比如隔音玻璃，但其中也產(chǎn)生了很多問題。想使用真空進(jìn)行完美的隔音并不是容易的事情，歸根結(jié)底，這是設(shè)計生產(chǎn)成本-材料強(qiáng)度-隔音效果之間的矛盾。

By Luna

6

Q：為什么觀察干涉現(xiàn)象要投在一個屏幕上呢？我們的眼睛不能直接觀察嗎？

by?匿名

人眼和接收屏的區(qū)別很大：人眼在光學(xué)意義上是組合元件，視網(wǎng)膜才算接收屏。在雙縫干涉中，人眼和屏都可以完成將光強(qiáng)的空間分布顯現(xiàn)出來的功能。

從干涉的定義來看，光的干涉就是光的相干疊加，并不一定需要投在屏幕上我們才能進(jìn)行觀察。我們可以直接舉一個具體的，用肉眼觀察光的干涉現(xiàn)象的例子。我們?nèi)粘Ｉ钣械臅r候看向雨后的地面會看到這樣的圖案：

這個彩色環(huán)的出現(xiàn)的原因就是光的薄膜干涉。

如圖所示，油-空氣界面的反射光和水-油界面的反射光相干疊加，根據(jù)油膜厚度的不同，有些波長的光相干相長，有些波長的光相干相消，在我們看來就像油有了繽紛的色彩一樣，是不是很神奇啊～

By Luna

7

Q：為什么踩雪時會有吱吱聲？

by 超級黑洞

如果我們注意一下就會發(fā)現(xiàn)，下雪之后比較蓬松的新雪地容易踩出聲響，雪開始化了之后聲音就不大了。對此就產(chǎn)生了一種解釋：因為新下的雪相對蓬松，內(nèi)部有很多小小的空洞和縫隙，人踩上去的時候，人體的重量很容易把雪層壓塌。內(nèi)部空隙坍塌的時候，相對大塊的雪粒之間相互摩擦，就會發(fā)出吱吱的聲音。相應(yīng)的，雪被踩實之后也不容易踩出聲音了。

或者你可以認(rèn)為是你踩雪的時候把雪踩疼了?(ˉ?ˉ?)（并不）

By Dannis

8

Q：為什么《大耳朵圖圖》里面的圖圖耳朵會動？

by?匿名

《大耳朵圖圖》可謂是我們這一代兒時的經(jīng)典回憶了。除了圖圖善良可愛的形象之外，這部動畫片讓人印象最深的當(dāng)然是圖圖的絕技“動耳神功”了。動耳神功究竟是怎么一回事呢？

細(xì)心的朋友在生活中會注意到包括小狗小兔子在內(nèi)的許多哺乳動物都具有“豎起耳朵”的技能，那是它們在利用耳朵附近的肌肉牽動外耳， 從而可以接受來自四周的聲波。而人類的這部分肌肉一般已經(jīng)退化了，所以做不到像前面那些動物一樣“大幅度動耳”。但是也有一些人的這部分肌肉相對發(fā)達(dá)一些，所以也可以通過肌肉小幅度牽引耳朵動起來。當(dāng)然像圖圖那樣的“動耳神功”屬于藝術(shù)夸張了。

最后悄咪咪說一句，小編的耳朵也可以動......（不過是前后小幅度地）個人感覺就是通過耳后的肌肉來控制的(●—●)

By Dannis

本期答題團(tuán)隊

物理所? ?Luna、Dannis

我們下期再見~