
物理の世界

物理
物理是一门极有意思的科学,它所研究的是涉及力学、热学、声学、光学、电学、原子学等各种各样物理现象以及其所蕴含规律。物理知识源自生活,最终还得应用于生活之中,万物之理称作为物理。所以,中学生朋友们在学习物理知识之际,一定不能将理论知识与生活相脱离留学之路,做到“见物思理”是能否学好物理标志之为一吗? 。
物理不但饶有趣味,而且极具实用性。早在长达三百多年前的时候,牛顿于开展物理实验期间便已然发觉,太阳光进而能够被分解成七种各异的单色光。恰恰是鉴于这一发现初中物理奇形怪状,我们才得以阐释天空呈现蔚蓝色、落日显现红色、以及彩虹究竟是怎样形成的。牛顿擅长观察且更善于思索。通过掉落在头上的一个苹果,他竟能思索出“万有引力定律”,我们于生活内里对于形形色色的那些生活现象同样应当多多加以思考。

牛顿取得成功,是因为他运用的物理思维方法,这是我们中学物理课本总结的科学家采用的科学探究方法,包括提出问题,进行猜想与假设,设计实验并制定计划,开展实验且收集证据,进行分析与论证,予以评估,进行交流与合作。
从事物理领域研究的科学家们,其所开展的全部物理实验活动,能够给予我们这样的启示:若要把物理这门学科学好,就必须认真细致地去观察我们四周的世间万物,在那些常人容易忽略的细微之处以及看似平常、习以为常的地方,察觉物理现象以及物理规律,进而从中找出问题、提出自己的猜想,哪怕这种猜想是那种看似荒诞不经、难以实现的!除此之外,毋庸置疑的是,一定要做到勤奋地劳作、善于去参与实际操作,这是因为唯有通过物理实验才能够验证假设和猜想究竟是否正确无误,进而才能够探寻到事物发展演变的规律。
今日,让我们着手去观察这般饶有趣味的物理现象,一块儿体悟一下物理学所蕴含的神奇无比以及魅力非凡之所在吧。在这些诸多出现着的现象里头,存在着一些现象是极其平常普通以至于令人对此熟视无睹视而不见的,还有一些现象是鲜少有之人是能够亲眼目睹见识过的,而对于其中所涵盖着的物理原理,你究竟能够道出说出枚举呈现个数几何呢?

实像与虚像

放大镜的成像原理
放大镜借助光的折射原理来成像,从本质来讲其就是光的折射,放大镜即凸透镜,它是用于观察物体细节的简单目视光学器件,它是焦距比眼的明视距离小很多的会聚透镜,物体在人眼视网膜上所成的像的大小与物对眼所张的角(视角)成正比 。
视角越大,成像也就越大,越能够分辨物体的细节之处。将物体移近一些可增大视角,然而却受到眼睛调焦能力的制约。使用放大镜的时候,使其紧靠着眼睛,并且把物体放置在它的焦点以内,会形成一个正立的虚像。放大镜所具备的作用是放大视角 。

罕见的大气现象

Flame
火焰彩虹的形成原理
“火焰彩虹”,实则是一种云的形态,又叫“环地平弧”,这一令人称奇之景象被彩虹和卷云所组成 ,唯有卷云于水平方向呈现为一条直线之际才会出现 。
如同火焰般的彩虹,其准确的名称乃是环地平弧(arc),它属于一种极其少见难以遇着的大气方面的现象。
那原理乃是高空卷云将阳光进行折射从而导致的,其产生的条件颇为苛刻,首先呢卷云的高度务必得高,而且还要含有众多的冰晶呀,除此之外太阳高度角得处于60°左右一个较为狭小的范围之内,只有满足了上面这些条件才存在产生这种现象的可能性。

等离子体现象

极光产生的原理

极光,是一种有着绚丽多彩模样的等离子体现象哟,它之所以会发生呐,缘由在于太阳那边过来的带电粒子流也就是太阳风进入到了地球磁场当中呢,在地球南北两极附近区域的高空地带呀,于夜间的时候出现了那种灿烂又美丽的光辉哟。在南极地区的这种现象被称作南极光,而在北极地区的则被叫做北极光呢。地球的极光是源于地球磁层或者太阳那儿来的高能带电粒子流也就是太阳风致使高层大气分子或者原子被激发或者电离从而产生的哟。
每每极光现身于纬度紧挨着地磁极地区的上空之际,一般呈现为带状、弧状、幕状、放射状,而这些形状有时候处于稳定状态,有时候又会作连续性变化。极光得以产生的条件有三个,分别是大气、磁场以及高能带电粒子。
对极光产生原理,现代物理学有着详细的描述,地球上极光的形成,是因为来自磁层以及太阳风的带电高能粒子,被地磁场导引着带入地球大气层,进而与高层大气,也就是热层中的原子发生碰撞,最终造成了发光现象。极光并非只在地球上出现,在太阳系内,其他一些具有磁场的行星上,也存有极光 。

原子

Human
人类只有方糖大小
占据原子百分之九十九的,是原子当中空的空间。Tom说,若你的拳头这般 size 同一原子核大小等同,那整个原子就跟圣保罗市一样大。要是不巧为氢原子,那仅有的一个电子就类似一只飞蛾于空荡荡的市区里飞舞。
倘若是将全部七十亿人类身体内所有的原子给压缩到一块,把原子核与电子之间以及原子和原子之间的空间去除掉,最终所剩下的物质大概会有一个方糖块那般大小,只不过这块方糖将会重达大约五亿吨。这种呈现致密状态的物质形态实际上在宇宙里到处都能见到,中子星便是于某种超新星爆发之后留存下来的超密集物质 。

等离子体

St. Elmo's Fire
圣艾尔摩之火
圣艾尔摩之火(St. Elmo's Fire),这是一种自然现象,是古代海员所观察到的,它常常发生于雷雨中,它会在尖状物上产生如火焰般的蓝白色闪光,这类尖状物例如船只桅杆顶端 。
真实构成圣艾尔摩之火的成因,实际上属于一种冷光(也就是电激发光那种)冠状放电状况,源于雷雨中强有力电场致使场内空气离子化而形成。尽管名称里含有“火”这个字,然而圣艾尔摩之火其实根本一点都不热。
它是一种等离子,这种等离子相对而言温度不高,因周遭环境存在非常大的电位差,此电位差在大雷雨中很常见初中物理奇形怪状,且超越了空气的介电质崩溃值,空气介电质崩溃值约每米3百万伏特,这使得空气变成可导电的,空气在导电过程中放出强光。此图片为插画,该插画描写的是海上船只桅杆上出现的圣艾尔摩之火,是由哈特维根博士在1886年出版的著作《空中世界》中呈现的。

光的折射和全反射

海市蜃楼
又被称作蜃景的海市蜃楼,是一种源于光的折射以及全反射进而形成的自然现象,是地球上物体反射的光经过大气折射后所形成的虚像。它的本质属于一种光学现象 。
地理位置、地球物理条件以及特定时间那些地方的气象特点,与海市蜃楼的出现有着密切联系。海市蜃楼有这样的特点,那就是在同一地点重复出现,并且出现的时间相一致。
海市蜃楼,那是一种会出现的幻象,是什么造成的呢?是远处物体被折射啦。为啥会被折射呢?因为太阳让地面升温后形成了气温梯度呀。为啥有了气温梯度就会有折射呢?又因为密度不一样,光线在气温梯度分界的地方就产生折射现象咯。我们大脑觉得光线一般是沿直线传播的,可当光线经过下面温度低、密度大的大气时,它就会向下折射,这样一来怎么样呢?大脑里显现出的远处物体就会比实际的高哇。

大气反射和散射

Belt of Venus
金星带
对日出前以及日落后出现的名叫金星带的大气现象,有着呈粉红色光辉或者反射暮曙光的情况 ,此称呼源自维多利亚时代 。
太阳升起之前或者太阳落下之后,金星带多会在距离地平面十度到二十度的天空之中,朝着水平方向伸展扩散开来。它自身呈现出的玫瑰红(粉红)色,是因为地平面下方正在发生下沉或者上升现象的阳光,被大气层反射以及散射而产生的。它下方靠近平地平线位置较为黯淡的部分,是由地面的影子所造成的。
日落之后,大气晴朗无云且有许多尘埃时,金星带最易于被看到,黄昏后,暮光投射至东方的天空后,会被大气中的尘埃粒子反散射,进而形成淡淡的粉红色光弧。此外,在日全食中,当太阳光完全被遮蔽时,四周地平附近也能够看到极为类似的现象。

凝结

Hole-punch cloud
雨幡洞云
某种被称作穿洞云的雨幡洞云,属于自然界令人称奇的景观,它指的是那种直径大概有数百米的云洞,其形状恰似科幻片《独立日》里外星飞船侵入地球之时所示的场景。要是桨叶式飞机或者喷气式飞机于恰当大气状况下穿过,它们能让液态水珠凝结,紧接着像雪花一样纷纷飘落,进而构成一个圆形裂口,产生云洞,另外还会使其出现降雨 。
它和滚轴云,以及荚状高积云,还有帽子云,再加上马蹄状漩涡云,另外还有乳状云,以及浪花云,共同被称作十大奇异的云彩景观。

凝结核

Water-ice
水能立即变成冰
我们印象里,水结冰本应是个缓慢的进程。只是,图片里的水怎么一倒出来就瞬间变成冰了呢?实际上,水结冰乃是一个凝结的过程,而凝结就需要凝结核 。
假设是纯净水,当中不存在凝结核,因而哪怕是低于0度,也不会出现结冰的情况。我们将低于0度却没有结冰的水称作“过冷水”。当处于过冷水状态的水受到扰动或者被倒出时,在引入凝结核之后,就一下子会结冰 。

双扩散对流

热盐混合
溶质进入有着不一样温度的溶液之中时,因存在着浓度以及温度梯度,混合流体里头会有热量与质量的扩散,相应的接着就会发生自然对流现象。因浓度梯度和温度梯度的综合效应所引发的这种自然对流被称作双扩散自然对流 。
双扩散对流,也被称作热盐混合过程,它是流体里常见且重要的非线性现象,此现象会在两种溶质不同的液体,同时存在温度差异以及密度差异的时候出现。
这种现象存在诸多趣味性满满的生活观察,像是将热咖啡倒入冷牛奶制作拿铁咖啡之际,自然而然产生的分层现象,同样能够运用双扩散对流去予以解释 。
