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趣味物理学:火焰的另一种探索

更新时间:2025-01-19 工作计划 版权反馈
【摘要】:众所周知,鲁滨孙借助闪电烧着的一段树枝,从而生起了火。儒勒·凡尔纳在《神秘岛》中也有一个生火的情节,但主人公并没有借助闪电,而是利用了物理学原理。事实证明,这是一个很大的火灾隐患,后果之一就是把药品给烧着了。实验证明,利用了太阳光的聚焦,一个直径为12厘米的小圆瓶就可以把表玻璃上的水煮沸。在喜剧《云》中,古希腊诗人亚里斯多芬曾描写过有关玻璃镜取火的片断:斯:我早想到一个方法来销毁这张债券了!

在没有火柴和打火机的荒岛上,该如何生火呢?众所周知,鲁滨孙借助闪电烧着的一段树枝,从而生起了火。

儒勒·凡尔纳在《神秘岛》中也有一个生火的情节,但主人公并没有借助闪电,而是利用了物理学原理。看过这部小说的人一定会记得下面的情景:

打猎回来的水手潘科洛夫看到了惊人一幕,工程师和通讯记者史佩莱正坐在燃烧着的火堆旁烤火。

“奇怪,是谁生的火?”水手问道。

史佩莱回答:“是太阳。”

通讯记者可没有开玩笑,这火堆的确是太阳点燃的。

水手简直不相信自己眼前的情景,他惊讶地张开嘴,愣了半天,没有立刻问到底是怎么一回事。

终于,水手回过神来,他小心地问工程师:“看来,你带了只放大镜吧?”

“没有,不过我做了一只。”说着,他把放大镜递给了水手。

这只放大镜有两块玻璃,分别取自工程师和史佩莱的手表玻璃。工程师将两块玻璃合在一起,中间注满水,然后用泥土把外沿黏合好——就造出了一只放大镜。借助放大镜,工程师将太阳光聚焦于干枯的绒草上,从而点燃绒草,取得了火。

如果没有装水,或者没有装满水,就做不出来吗?为什么两块玻璃中一定要装满水呢?

虽然两块玻璃的两个表面是平行的,但它们都是同心的球形凹面。物理学原理告诉我们,光照射过这块玻璃的方向基本不会改变。所以,如果不装水的话,它就不会产生折射,也不会聚到一起,而是直接穿过另一块玻璃,这样当然不行。光在穿过装满水的两块玻璃时,因为水的折射率大于空气的,所以很容易发生折射,也会很容易聚到焦点上。在小说中,工程师正是利用了这一原理。

很早以前,人们就发现了装满水的球形玻璃瓶也可以用来取火,而且玻璃瓶中的水并不会发热,仍然是凉的。曾经,有人把这种装了水的玻璃瓶放在窗台上,最后竟然引发了火灾,烧着了窗帘,烧坏了桌子。(www.xing528.com)

在还不懂得这些原理的时候,有些药房里的人将这种玻璃瓶装满五颜六色的水,借此来装饰橱窗。事实证明,这是一个很大的火灾隐患,后果之一就是把药品给烧着了。

实验证明,利用了太阳光的聚焦,一个直径为12厘米的小圆瓶就可以把表玻璃上的水煮沸。如果这种圆瓶的直径达到15厘米,那么焦点上的温度可以达到120℃,甚至能用来点烟。

罗蒙诺索夫在一篇《谈玻璃的用处》的诗作里,曾谈到用瓶子点燃香烟:

在这里,我们借助玻璃瓶从太阳那儿取得了火焰。我们以普罗米修斯为榜样,轻松快乐地学习着。那些荒诞无稽的咒骂、谣言,真可谓卑劣无耻,取用天火吸烟,怎么会有罪孽!

我们必须注意一点,玻璃的折射率比水的折射率大多了,而且光在水中传播时,水还会吸收大部分光线中对物体加热起到最大作用的红外线。因此,虽然可以用水做透镜来生火,但效果还是比玻璃透镜要差很多。由此,我们可以说,小说《神秘岛》中的生火方法也并不是那么合乎情理。

关于玻璃透镜的这一特点,古希腊人早在2000多年前就已经发现并且应用于实践当中,它甚至比眼镜和望远镜的发明早了1000多年。在喜剧《云》中,古希腊诗人亚里斯多芬曾描写过有关玻璃镜取火的片断:

斯:我早想到一个方法来销毁这张债券了!而且这个方法完美无缺——你见了以后,绝对会由衷地赞叹,它可真是一个绝妙的好方法!在药房里,你肯定看见过用来点燃东西的那种圆球状透明物吧?

索:你说的是“取火玻璃”吗?

斯:就是它。

索:那该怎么做?

斯:我要等公证人取出债券开始填写时,悄悄地把这个取火玻璃藏在他的后面,让太阳光聚焦在一起,烧毁所有的文字……

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