Kuantum mekaniğini anlamıyor musunuz? O zaman bu beş deneyi evde deneyebilirsiniz!
Sınırları olmayan bilim
Biz bilginin taşıyıcılarıyız
Refah zamanı
Bugün Turing Xinzhi tarafından sağlanan yüksek kaliteli üç popüler bilim kitabını vereceğiz " Tesla: elektrik çağının öncüsü ".
Bu kitap, Tesla'yı bir kişi ve yaratıcı çalışması olarak yorumlamaya çalışmak, icatları nasıl yaptığı, icatlarının nasıl işlediği ve icadından sonra dış dünyanın nasıl tepki verdiği hakkında fikir edinmek için Tesla'nın özel ve kamusal yaşamından ilk elden materyaller kullanıyor. . Ayrıca kavramlar ve illüzyonlar, öznel akıl ve nesnel akıl yardımıyla bu kitap bizi icat süreci ve yeniliğin ekonomideki rolü üzerine düşünmeye yöneltecektir.Tesla'dan ne öğrenebiliriz?
Bunu nasıl alabilirim " Tesla: elektrik çağının öncüsü "Ne dersin? Katılmanın yolu çok basit! Aşağıdaki makaleyi dikkatlice okuduğunuz, makalenin sonunda ortaya çıkan soruları düşünün ve yorum alanına [Etkileşim: Cevabınız] formatında bir mesaj bıraktığınız sürece, ödül kazanma şansınız olacak! (PS: format gereksinimleri karşılamıyorsa geçersiz) Bu Cumartesi öğlen 12'den itibaren, en çok beğenilen üç kişi " Tesla: elektrik çağının öncüsü ".
[Etkileşimli soru ve cevap örneği]
etkileşimli: Cevabınızı burada özgürce kullanabilirsiniz ~
Yazar: Ethan Siegel
Tercüme: Küçük Acemi Keşiş
Yorumcu: yangfz
Doğadaki en şaşırtıcı fenomeni keşfetmek için bu beş deneyi evde yapın.
Hatırlatma: Evde deneyler yaparsanız, güvenliğe dikkat etmelisiniz ~
Evren, kuantum özelliklerine sahip birçok bölünemez küçük parçacıktan oluşur. Ancak bu parçacıklar, parçacık yapısını ancak belirli belirli koşullar altında gösterebilir ve belirli özellikler altında uçuculuğunu gösterir. Böylesine tuhaf bir ifade biraz mantıksız, hatta saçmadır. Fizikçileri bu tür özelliklerin parçacıkların doğal özellikleri olduğuna ikna etmek için, açıklamayı doğrulamak için deneyler kullanılmalıdır. Evde bu iki mülkten birini doğrulayabilir misiniz?
Parçacıkların uçuculuğunu ve parçacıklarını hissetmenizi sağlamanın çok basit yolları var Aşağıdaki deneyleri evde kendi başınıza tamamlayabilirsiniz.
Bir CD veya DVD üzerine bir lazer ışını vurulur ve elde edilen kırınım modeli, optik depolama ortamındaki oluklar arasındaki mesafeyi ölçmek için kullanılabilir.
1. Lazer işaretçi ve CD / DVD Blu-ray disk. Evde lazer işaretleyiciniz var mı? CD, DVD veya Blu-ray disk var mı? Lazer işaretçiyi açın ve dik bir açıyla disk üzerinde parlatın Ne görüyorsunuz? CD'yi izlemeyin ( Lazerin gözlere çarpmasına izin vermeyin ), ancak yansıyan noktalara bakın, sadece bir nokta mı görüyorsunuz? Hayır, lazer işaretçi spot çapınızın boyutuna bağlı olarak en az 3 nokta görmelisiniz.
Bu fenomen, optik depolama ortamında küçük olukların olması ve noktalar arasındaki mesafenin oluklar arasındaki aralıkla ters orantılı olması nedeniyle oluşur. Işık noktaları arasındaki mesafe ne kadar küçükse, oluklar arasındaki mesafe o kadar büyüktür, bu da diskin daha az veri depolayabileceği anlamına gelir. Bir CD ve DVD'niz varsa, sonraki iki diskin ürettiği ışıklı noktalar arasındaki mesafeyi de kontrol edebilirsiniz. Bu yöntem, ışığın uçuculuğunu doğrulayabilir.
Lazer saça çarptığında, yalnızca ışığın dalgalandığını göstermekle kalmayan, aynı zamanda saçınızın çapını da ölçen bir kırınım modeli oluşturur.
2. Lazer işaretçi ve bir parça saç. "Boşta" bir saç var mı? Saçı yapıştırın, havada asılı kalmasına izin verin ve tüm deneysel cihazı boş bir duvarın önüne yerleştirin. Lazer işaretçiyi açın, lazerin saça çarpmasına izin verin ve duvarda ne göründüğünü görün. Aydınlık ve karanlığın çizgilerini görüyor musun? Bu, geleneksel çift yarık girişim deneyine benzer şekilde ışığın uçuculuğundan kaynaklanmaktadır (ışık, çift yarıklar yerine saçın her iki tarafından geçer). Kırınım desenleri, fotonların ve kendilerinin etkileşimi ile üretilir Sürekli parlak şeritler arasındaki boşluk aslında saçınızın kalınlığıyla ilgilidir.Daha yakın aralıklı bir kırınım modeli daha kalın saç anlamına gelir. (Saç çapı yaklaşık 20 mikron ile 160 mikron arasındadır.)
Işığın bir dalga olduğunu düşünüyorsanız, bu deneyle onu doğrulayabilirsiniz.
Polarize filtre ile çekim yaparken, ışığın yalnızca bir kısmı (belirli bir yönde polarize edilmiş ışık) yansıtılır ve bu da arka camın kusurlarını görmemizi sağlar.
3. El feneri ve polarize güneş gözlüğü. Işığın nasıl polarize olduğunu ve elektromanyetik özelliklere sahip olduğunu göstermek ister misiniz? Yine de kuantum şifrelemenin nasıl çalıştığı hakkında daha fazla şey öğrenmek ister misiniz? Karanlık odada bir el feneri çıkarın ve duvarı aydınlatmak için el fenerini açın. Üç polarizör hazırlayın (lensleri polarize güneş gözlüklerinden çıkarmanın hızlı ve kolay yolu), birini ışının arkasına ve ikincisini de ilkinin arkasına yerleştirin. İkinci lensi döndürdüğünüzde ışığı bulacaksınız Loşlaşır ve mercek belirli bir açıya döndüğünde ışığın kaybolduğunu görürsünüz. Bu, iki polarizörün birbirine 90 ° olduğu ve birinci polarizörden geçen elektrik alanının ikinci polarizör tarafından tamamen bloke edildiği zamandır.
Doğrusal polarizör, polarize olmayan ışığı tek bir doğrusal polarize ışığa dönüştürür.Tüm dalgaların dikey bileşenleri iletilirken, yatay bileşenler soğurulur ve yansıtılır.
Ancak iki polarizör arasına başka bir polarizör yerleştirip onu döndürürseniz, ışığın üç polarizörden geçeceğini göreceksiniz! Ortadaki polarizör, ışığın bir kısmının (elektrik alanın polarizörle hizalandığı kısım) geçmesine izin verecek ve ardından bu ışık kısmen son polarizörden geçecektir. Bu, ışığın elektromanyetik özelliklerini iyi bir şekilde gösterebilen bir deneydir. Kuantum şifrelemeyi göstermek istiyorsanız, ortadaki polarizörü çıkarın ve ikinci polarizörün dönüş açısını kontrol edin. İki polarizör paralel / dikey veya çapraz olarak düzenlenmişse, o zaman farklı iletişim şemaları elde edersiniz.İlke olarak, bilgiyi iletmek için sadece bir fotona ihtiyacınız vardır. Bu deney aynı zamanda kuantum şifrelemeyi mükemmel bir şekilde simüle edebilir.
Bazı bilgileri rastgele oluşturduğunuz ve ardından iki polarizörün (paralel / dikey veya çapraz) durumuna karşılık geldiği sürece, şu anda yalnızca alıcınız sinyalinizin kodunu çözebilir, sinyal korsanları anahtarsız Bilgi yalnızca şifreleme yönteminin deşifresi ile elde edilebilir. Kuantum dünyası düşündüğümüzden daha tuhaftır, ancak ışığın parçacık ve dalga doğası evde görülebilir.
Ekstra radyoaktif parçacık "bonusu" için, bulut odanıza bir duman dedektörü ekleyin ve yaydığı yavaş hareket eden parçacıkları gözlemleyin. Bazı parçacıklar dibe sıçrayacaktır.
4. Kendi bulut odanızı oluşturun. Havadaki parçacıkları ve yörüngelerini kendi gözlerinizle görmek ister misiniz? Ardından, 100 doların altında bir fiyata, evinizde kozmik ışınları ve radyoaktif kaynakları görebilirsiniz. Tek yapmanız gereken bir bulut odası inşa etmek. Bazı atom altı parçacıkları kendi gözlerinizle göremeyebilirsiniz, çünkü çıplak gözlerimizin algılayabildiği ışık dalga boyu onlardan neredeyse hiç etkilenmez. Bununla birlikte, bir tür buhar oluşturmak için alkol kullanırsanız (yüksek saflıkta etanol,% 90'dan azı işe yaramaz), bu, yüklü bir parçacığın yörüngesini kendi gözlerinizle görmenizi sağlar! Aşağıda açıklandığı gibi:
1) Sızıntıyı önlemek için önce iyi kapatılmış bir balık tankı hazırlayın.
2) Aynı boyutta üç izolasyon köpüğü kesin, bunlardan ikisini dikdörtgen delikler halinde kazın, böylece akvaryum yerleştirilebilir ve üçüncüsü bir "taban" olarak kullanılabilir.
3) Yalıtım köpüğü ile aynı boyutta bir galvanizli çelik sac parçası kesin. Siyah kartları veya mat siyah keçeyi yapıştırın veya mat siyah boya püskürtün, yüzeyin boyutu balık tankının boyutuna eşittir.
4) Metal plakayı yalıtım köpüğünün üzerine yerleştirin ve akvaryum üzerine çift taraflı bir kil tabakası ekleyin. Oluğa su veya alkol solüsyonu dökün, böylece balık tankını oluğa koyduğunuzda, hava istendiği zaman içeri girip çıkamaz. Balık tankının dibine bir tabaka keçe veya sünger benzeri bir malzeme ekleyin ve yapılmalıdır çünkü balık tankını baş aşağı kullanacağız. Yukarıdaki çalışmayı tamamladıktan sonra bunları bir araya getirebilirsiniz.
5) Yalıtım köpüğünün ilk iki katmanına (katı taban ve içi boş dikdörtgen) biraz kuru buz koyun, ardından metal plakayı (siyah taraf yukarı bakacak şekilde) üst katmana koyun ve ardından son yalıtım köpüğü katmanını yerleştirin. Balık tankındaki keçe / sünger tabakasını alkol solüsyonuyla ıslatırken / ıslatırken suyu / alkolü kil tankına koyun. (Uzman ipucu: Keçe / sünger katmanını doyurmak için daha fazla alkol kullanın, böylece etki daha iyi olacaktır, cimri olmayın!) Akvaryumun tersini çevirin ve alkol buharını kapatabilmek için kenarı metal oluğa yerleştirin içeride.
6) Tüm ışıkları kapatın, karanlık bir odaya koyun, balık tankını bir ışık demeti ile aydınlatın ve su tankının üzerine ılık, daha ağır bir nesne (kurutucudan çıkarılan katlanmış bir havlu gibi) yerleştirin. Ve sonra 10 dakika bekleyin.
7) Bu kadar uzun süre çalışmanın karşılığında ne alabilirsiniz? Aşırı doymuş buharın tükendiğini ve akvaryumun dibine doğru hareket ettiğini göreceksiniz. "Yörünge" ye benzer bir görüntü görebilirsiniz Elbette bu, akvaryumunuzun boyutuna bağlıdır. Duman dedektörünü içine koyun ve daha fazlasını göreceksiniz. Kendi atom altı yolculuğunuzun tadını çıkarın.
Fotoelektrik etki, elektronların uyarılmasının ışığın yoğunluğundan veya ışığın diğer özelliklerinden ziyade ışığın dalga boyuna bağlı olduğunu belirtir.
5. Kısa dalga ultraviyole ışık ve Noel ağacı metal folyosu. Hepiniz Einstein'ı tanıyorsunuz, değil mi? Görelilik teorisi ve E = mc² ile ünlü olmasına rağmen, fotoelektrik etki olan kuantum araştırması için Nobel Ödülü'nü kazandı. Şimdi bu deneyi evde kendiniz yapabilirsiniz. Bir alüminyum kutunun dış yüzeyini parlatmak için zımpara kağıdı kullanın ve metal folyoyu kutunun üzerine yapıştırın.Metal folyo ile kutu arasındaki temas ne kadar yakınsa o kadar iyidir.İki şeyi bakır tel ile birbirine bağlayabilirsiniz. Teneke kutuyu ve metal folyoyu strafor kap gibi bir yalıtım malzemesinin yüzeyine koyun ve ardından şişirilmiş balonu gömleğinizin üzerine ileri geri sürterek balonu şarj edin. Yüklü balon metal folyoya dokunduğunda, metal folyo ve alüminyum kutu negatif olarak yüklenir ve alüminyum kutu ile birbirini iter ve metal folyo yüzer.
Daha küçük, iletken bir malzeme yaparsanız ve benzer başka bir malzeme aynı elektrik yüküne sahipse, birbirlerini iterler. İnsan saçı ve metal folyo iyi örneklerdir.
Şimdi, kısa dalga ultraviyole ışık üretecinin anahtarını açın (UV-C ışığı gereklidir) ve onu alüminyum kutuya doğrultun. Bu sırada elektronlar "atılır" ve metal folyonun düştüğünü göreceksiniz. Görünür ışık, kızılötesi ışık veya hatta UV-A veya UV-B ışığı kullanırsanız, elektronlar kutuya bağlanmaya devam edecektir. Bu, ışığın yoğunluğuna değil, ışığın dalga boyuna bağlı olduğunu kanıtlayan fotoelektrik etkinin bir örneğidir.
Evrendeki pek çok imgelem insanın hayal gücünün çok ötesindedir, yine de evrenin kuantum doğasını açığa çıkarabilecek pek çok mantık dışı fenomen yani fenomen evde görülebilmektedir. Sadece biraz ekipman ve deneycinin sabrı ve çabası gerektirir ve bu inanılmaz fenomeni evde görebiliriz. Bu kadar çok çalıştıktan sonra biz de çok şey kazandık.Bu fenomenler bir asırdan fazla bir süre önce pek çok yetenekli fizikçi tarafından fark edilmedi.
Orijinal bağlantı:
Etkileşim sorunu
[Etkileşim sorusu: Kuantum mekaniği olmadan bu dünya nasıl görünürdü?
Etkileşim: Soru Cevap formatına sıkı sıkıya bağlı olarak etkileşime katılmak için yorum alanına bir mesaj bırakın.Gerekleri karşılamayanlar geçersizdir.
Bu Cumartesi öğlen 12'den itibaren en çok beğenilen üç kişi bizden bir kitap alacak.
Editör: The Little Novice Monk of Shan Temple
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
