物理趣味知識點：阿基米德與皇冠

物理趣味知識點：阿基米德與皇冠

　　物理是一門有趣的學科。下面是學習啦小編收集整理的物理趣味知識點以供大家學習。

　　物理趣味知識點：阿基米德與皇冠

　　傳說古希臘的國王，想制一頂與泰爾的王冠一模一樣的純金王冠，便召見一位高明的首飾匠，向他說明了旨意，并如數(shù)讓他稱走了黃金。

　　過了一段時間之后，首飾匠如期將王冠交來，外表金碧輝煌，確實與泰爾的王冠完全相同，重量也恰如取走的黃金。國王按照自己原先的許諾，給了首飾匠重重的獎勵。

　　但是那個首飾匠的舉止行動像個騙子，被取去的黃金會不會偷換下來而摻進了別的金屬?面對這個金色的王冠，國王的心一下子冷了!但是不把王冠熔化，又怎能判定黃金中是否摻了假?這么美麗輝煌的王冠，又怎么舍得再熔化?國王被這個難解的疑團日夜纏繞，寢食不安，終于臥病不起。

　　最后，他召見了阿基米德。阿基米德是當時最著名的智者。國王把這個難題交給了他：必須檢驗王冠是不是純金制造，卻又不準損壞王冠的一絲一毫。阿基米德苦思冥想，把所有想到的辦法，都作了嘗試，然而仍不能揭開王冠的秘密。他忘記了飲食、睡眠，忘記了洗澡、治病，癡癡迷迷，連夢中都叨念著：“王冠……國王……首飾匠……銀子……金子……”幾個星期以后，阿基米德蓬頭垢面，妻子把他趕進了浴室里。當阿基米德浸入水中之后，突然感到自己的體重減輕了，只要輕輕用力，身體就能浮起……此時，他滿腦袋的仍是王冠……國王……首飾匠……金子……銀子……。身體一會兒沉下，一會兒浮上，浴盆的水位也一會兒升，一會兒降……

　　阿基米德忽翻身跳起，大聲高呼：“有辦法了，有辦法了!”連衣服也沒穿，光著身子直向王宮奔去，路上留下一條濕漉漉的足跡……

　　你知道，阿基米德從水的浮力中得到了什么啟示嗎?

　　解：阿基米德根據(jù)身體在浴缸中沉浮引起了水位升降的道理，取了一只盛滿水的容器，將王冠放進水中，容器里的水必然溢出。他把溢出的水收集在另一個容器里。 接著他將一塊與王冠同樣重的純金，也放進那個盛滿水的容器中，再把溢出的水收集起來。如果王冠是純金制成的，那么兩次溢出的水應(yīng)該同樣多，可是王冠排出的水，與純金排出的水并不同，說明王冠中摻進了比重與純金不同的材料，從而斷定金冠中被摻了假。阿基米德終于解決了難題。狡詐的金匠因此受到了懲罰。

　　物理趣味知識點：望眼鏡的發(fā)明

　　望遠鏡開闊了人們的視野，在科技、軍事、經(jīng)濟建設(shè)及生活領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，天文望遠鏡有“千里眼”美譽之稱。

　　那么，望遠鏡是怎樣發(fā)明出來的呢?讓我們追溯歷史，去尋覓天文望遠鏡在發(fā)展進程中留下的足跡。

　　早先的望遠鏡是玩具

　　17世紀初，在荷蘭的米德爾堡小城，眼鏡匠利珀希幾乎整日在忙碌著為顧客磨鏡片。在他開設(shè)的店鋪里各種各樣的透鏡琳瑯滿目，以供客戶配眼鏡時選用。當然，丟棄的廢鏡片也不少，被堆放在角落里的廢鏡片成了利珀希三個兒子的玩具。

　　一天，三個孩子在陽臺上玩耍，小弟弟雙手各拿一塊鏡片靠在欄桿旁前后比劃著看前方的景物，突然發(fā)現(xiàn)遠處教堂尖頂上的風向標變得又大又近，他欣喜若狂地叫了起來，兩個小哥哥爭先恐后地奪下弟弟手中的鏡片觀看房上的瓦片、門窗、飛鳥……它們都很清晰，仿佛是近在眼前。利珀希對孩子們的敘述感到不可思議，他半信半疑地按照兒子說的那樣試驗，手持一塊凹透鏡放在眼前，把凸透鏡放在前面，手持鏡片輕緩平移距離，當他把兩塊鏡片對準遠處景物時，利珀希驚奇地發(fā)現(xiàn)遠處的視物被放大了，似乎就在眼前觸手可及。

　　這一有趣的現(xiàn)象被鄰居們知道了，觀看后也頗感驚異。此消息一傳開，米德爾堡的市民們紛紛來到店鋪要求一飽眼福，不少人愿出一副眼鏡的代價買下可觀看物景變近的鏡片，買回去后當作“成人玩具”獨自享用，結(jié)果廢鏡片成了“寶貝”。受此啟示，具有市場經(jīng)濟頭腦的利珀希意識到這是一樁有利可圖的買賣，于是向荷蘭國會提出發(fā)明專利申請。

　　1608年10月12日，國會審議了利珀希的申請專利后給予了回復(fù)，受理的官員指著樣品對發(fā)明人提出改進要求：能夠同時用兩只眼睛進行觀看;“玩具”是大類，申請專利的這個玩具應(yīng)有具體的名稱，利珀希很快照辦了。接著他又在一個套筒上裝上鏡片，并把兩個套筒聯(lián)結(jié)，滿足了人們雙眼觀看的要求，又經(jīng)過冥思苦想將這個玩具取名為“窺視鏡”。這一年的12月5日，經(jīng)改進后的雙筒“窺視鏡”發(fā)明專利獲得政府批準，國會發(fā)給他一筆獎金以示鼓勵。

　　伽利略天文望遠鏡問世

　　1609年6月，意大利天文學家和物理學家伽利略在威尼斯收到朋友寄來的一封信，告訴他有個荷蘭眼鏡商造出“窺視鏡”，利用鏡片的組合可看清遠處的景物。

　　伽利略獲得信息后意識到它具有在天文學上的應(yīng)用價值，立即返回帕多瓦集中精力研究光學和透鏡，反復(fù)琢磨并親自動手將鏡片安裝在銅筒的兩端，銅筒則被定置在固定架上。最初望遠鏡只能放大3倍，在此基礎(chǔ)上，伽利略不斷地摸索改進，使望遠鏡能夠放大32倍，第一臺天文望遠鏡就這樣問世了。

　　從1609年末到1610年初，伽利略在佛羅倫薩用這臺劃時代的天文儀器進行天體觀測：發(fā)現(xiàn)月球表面布滿了凹坑和環(huán)形山;尋找到木星有四顆衛(wèi)星，像月亮繞地球轉(zhuǎn)動一樣;看到銀河系是由無數(shù)星體組成;還觀測到太陽的黑子、金星的盈虧、土星的光環(huán)等。為把天象觀察結(jié)果公之于眾，伽利略于1610年3月在威尼斯出版了《星空使者》一書，揭示了這一系列重大的天文發(fā)觀而轟動了歐洲。

　　不久，德國天文學家開普勒也制造出一臺新的望遠鏡，這臺望遠鏡的物鏡和目鏡都是用凸透鏡組成，前端凸鏡為物鏡，用來收集光線，后面的凸鏡為目鏡則再次將景物放大。因此這臺天文望遠鏡觀察到的景物是倒立的，他發(fā)明的這臺望遠望被稱為“開普勒望遠鏡”。

　　開普勒用新的望遠鏡觀測天象，將恩師——丹麥天文學家第谷觀測到的777顆恒星擴展為1005顆，1627年編制并出版了《魯?shù)婪蛐潜怼?，因精確度高被視為標準星表。在整理第谷長達30年的天文觀測資料時，發(fā)現(xiàn)了行星運動的三大定律，后人贊頌開普勒是“宇宙的立法者”。

　　天文望遠鏡打開了宇宙的大門，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙，開普勒則為星空制定了法律。

　　牛頓與反射式望遠鏡

　　伽利略的天文望遠鏡與荷蘭利珀希發(fā)明的望遠鏡一樣，都是由凹凸兩透鏡組成的，包括開普勒望遠鏡，均被稱為“折射式望遠鏡”。由于鏡片的色散作用，“折射式望遠鏡”看到的景物都帶有彩色的邊緣，如何消除透鏡的“色差”這一缺陷呢?英國科學家牛頓試圖解決這個難題。

　　牛頓用三棱鏡做科學實驗，觀察發(fā)現(xiàn)玻璃能把白光分解成七色，這意味著鏡片可以把不同顏色的光聚集到不同的點，從而產(chǎn)生一種模糊而帶色的影像。牛頓在研究光的折射課題后，提出了“反射現(xiàn)象”的思路來設(shè)計望遠鏡。他認為光本身是一種折射率不同的復(fù)雜混合物，它是有規(guī)律的，一旦光線的反射角等于它們的入射角的時候，假如以反射現(xiàn)象為媒介，而且只要能夠找到一種反射材料，就可避免“色差”的缺陷。

　　1668年，牛頓把這個設(shè)想變成了現(xiàn)實，制成了世界上第一臺反射式望遠鏡，這臺輕巧的望遠鏡鏡筒直徑約有25毫米，全長約為150毫米。不久，牛頓又對望遠鏡進行改進，于1671年制成了第二臺反射式望遠鏡，這臺閃爍人類智慧之光的珍貴望遠鏡，至今仍保存完好，被英國皇家學會圖書館永久收藏。

　　牛頓研制的望遠鏡是用一個反射鏡代替物鏡，消除色差之后，推動了望遠鏡的發(fā)展。

　　琴師赫歇耳的重大貢獻

　　1757年秋天，法國軍隊占領(lǐng)了德國，威廉?赫歇耳和他妹妹離開故土，漂泊流浪到英國，靠街頭和酒吧賣藝維持生計，過著艱辛的生活。可是，苦中有樂，這對兄妹對天文觀察有著濃厚的興趣，為了觀測星空，他們決定自己動手研制大口徑的反射望遠鏡。

　　望遠鏡的物鏡是一塊采用青銅材料的反射鏡，為了提高望遠鏡的取光作用和分辨能力，他們用手工將這塊青銅磨成高精度的拋物形鏡面;目鏡是一塊透鏡，由玻璃琢磨制成。兄妹倆經(jīng)過數(shù)年的努力，終于制成了兩臺當時世界上最大的天文望遠鏡，其中一臺望遠鏡口徑為1.2米，焦距長達12米。

　　1781年春的一個晴朗的夜晚，兄妹倆來到望遠鏡旁觀察天象。當鏡筒對準雙子星座，此時有一顆不尋常的六等小星進入他們的視線，引起了赫歇耳的注意。對星空非常熟悉的赫歇耳立即判斷它是一顆未知的新星，經(jīng)過連續(xù)半個月的跟蹤觀察，終于確定它是太陽系的一顆新行星——天王星，這一天是3月13日。為了嘉獎威廉?赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星，英皇喬治三世御封他為英國皇家天文學家。

　　在天文望遠鏡的發(fā)展進程中，赫歇耳的功績是首創(chuàng)了拋物形鏡面，依據(jù)它的原理，為后來獲得廣泛使用的折反射式天文望遠鏡制造奠定了基礎(chǔ)。同時，赫歇耳開了制造大口徑反射式望遠鏡的先河，從那以后，科學家為了觀測到更多的星體，又制造出了口徑更大的反射式望遠鏡。1845年，英國天文學家羅斯造出了口徑為1.84米的反射式望遠鏡。

　　歷史總在不斷地前進，1913年，美國威爾遜天文臺裝備的反射式望遠鏡口徑增大到2.54米。由于望遠鏡口徑的增大，致使人們對宇宙的觀測和研究也逐步深入起來。美國在1948年制造出了口徑達5.08米的反射式望遠鏡，它那鍍銀的拋物面玻璃反射鏡竟重達14.5噸，這臺望遠鏡被定置在帕洛馬山天文臺;1975年，蘇聯(lián)制造出了一臺口徑達6米的反射式望遠鏡，這臺巨型望遠鏡僅轉(zhuǎn)動部分就重達800噸，是目前世界上最大的反射式望遠鏡。

　　沿著科學發(fā)展的現(xiàn)代望遠鏡

　　1930年，德國光學家施密特發(fā)明了折反射式天文望遠鏡，這臺望遠鏡裝有設(shè)計十分奇特的改正透鏡，其前面是平的，后面則是一個中間凸兩邊凹的曲面，它可消除幾種主要象差，以獲得相對大的口徑及大的視場，用來拍攝天空廣大區(qū)域。

　　現(xiàn)代望遠鏡的研制仍在繼續(xù)，美國工程師雷伯是無線電愛好者，1937年，他在芝加哥郊區(qū)的寓所后院，安裝了一臺直徑為9.45米的拋物面反射器，以其代替透鏡;1938年初，雷伯開始用它進行觀測，并接收來自太陽和其他天體的射電波，世界上第一臺射電望遠鏡研制成功。

　　第二次世界大戰(zhàn)后，隨著科學技術(shù)水平的日趨提高，射電望遠鏡極大地擴展了人們的視野。巨碗似的天線能收集來自宇宙深處的微弱電波，當電波由天線傳入接收機后，接收機屏幕則將波形放大，并自動記錄供天文學家進行研究分析，由此揭開了一個又一個的宇宙之謎。20世紀60年代，天文學家發(fā)現(xiàn)的星際有機分子、類星體、脈沖星以及微波背景輻射等，都是射電望遠鏡創(chuàng)建的功績。

　　為了揭開宇宙深處的奧秘，望遠鏡再創(chuàng)輝煌。美國在1962年策劃了“空間望遠鏡”的研制。1990年4月25日，航天飛機“發(fā)現(xiàn)號”將一臺名為“哈勃”的空間光學望遠鏡發(fā)射進入太空軌道。這臺空間望遠鏡由光學望遠鏡、科學儀器艙及保障系統(tǒng)三大部分組成，其外形呈圓柱形，長為13.3米，直徑為4.3米，總重量達12.5噸，先進的航天技術(shù)可確保“哈勃”空間望遠鏡在太空中飛行15年。

　　空間望遠鏡避免了大氣對天文觀測的干擾，可以看到地面望遠鏡7倍的深空、弱50倍恒星及擴展350倍宇宙空間，其靈敏度和分辨率比地面望遠鏡強10倍，可為天文學家發(fā)現(xiàn)地面無法觀測到的天體現(xiàn)象和搜尋宇宙中出現(xiàn)的任何蛛絲馬跡。

　　隨著當代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，我國古代的“千里眼”傳說已不再是美妙的幻想，現(xiàn)代天文望遠鏡已將神話變成現(xiàn)實。

　　物理趣味知識點：淚水的妙用

　　長篇小說《邁克爾·斯特羅哥夫》中, 描寫過這樣一段故事: 斯特羅哥夫奉沙皇之命, 到西伯利亞去給沙皇兄弟下封密詔, 中途被入侵的韃靼人俘獲而被判處瞽刑.上瞽形的辦法是用一把燒得通紅的大刀在受刑人的眼前一晃, 大刀所輻射出來的灼熱的光和熱量就會使受刑人雙目永遠失明.臨到斯特羅哥夫受刑時, 他媽撲到他的眼前, 斯特羅哥夫也不禁凄然淚下.因為這是最后一次看見母親的面容了.意想不到的是, 斯特羅哥夫痛哭的淚水卻意外地保護了他的雙眼.這是什么原因呢?

　　我們在熨衣服時, 為了不使衣服被燙壞, 常要估計一下熨斗的溫度, 有經(jīng)驗的裁縫常用一只醮過水的冷濕手指去很快摸一下熨斗, 從而估計熨斗能否適合熨衣服.高溫熨斗為什么沒有燙傷手指呢?

　　當人們赤著腳在熾熱的本炭上行走時, 若腳板干燥, 腳會很快被燙傷, 但若腳板潮濕, 卻可以在木炭上走很長一段距離而不被灼傷, 這又是什么原因呢?

　　我們平時都有這樣一個經(jīng)驗, 取一個鋼尺, 在鋼尺的一端加熱, 用手捏著另一端, 用不了多長時間, 你就會覺得燙手而拿不住尺子了.但若燒一壺水, 要很長時間你才會感到水變熱.這是因為水的導熱性比鋼尺差得多的緣故.同樣水蒸汽的導熱能力也很差, 甚至比液態(tài)水還要差一個數(shù)量級.當燒得通紅的大刀晃動時, 大刀所輻射出來的熱量使斯特羅夫蒙在兩眼上的淚水汽化, 形成了一個薄薄的蒸汽保護層, 阻止了熱量進一步向內(nèi)輻射, 從而保護住斯特羅哥夫的雙眼。

　　濕的手指頭碰到高溫熨斗時, 指頭上的水吸收熨斗上的熱量迅速汽化, 在手指頭與熨斗之間形成一個薄薄的水蒸汽層, 擋住了熨斗的熱量向手指頭傳遞.腳在炭火上行走時, 濕腳底板的水蒸汽也在腳底板與炭火之間形成了一個蒸汽保護層, 而汗水又補償了部分蒸發(fā)了的濕汽.但最后當絕大部分濕汽都耗盡時, 腳板就會感到灼痛了。