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用纸杯做留声机?玻璃珠做显微镜?这位博士后极客

日期:2021-12-10 06:07 人气:

“有些孩子长大后会养成轻言放弃的习惯。例如,他认为自己离科学很远,因为他无法调动那些研究资源。事实上,即使我们没有高质量的材料和许多资源,我们也可以使用我们周围的简单材料来模拟类似的实验。虽然效果肯定不如精密实验,但背后的原理是共通的。我希望教会他们做事的道理:只要你有好奇心,敢于探索,调动身边可以调动的资源,你也能成为‘小小发明家’。”

类似的小实验还有很多。

常鹏在研究光学实验时,被一个有趣的消息吸引住了。圆柱形游泳池营造出视觉错觉。一个人的头在水面上,他的身体在水中。从透明游泳池的侧面看,他的头和身体完全分开了。这个有趣的现象让他开始思考利用“光的折射”原理可以做哪些有趣的小实验?

(头身分离现象。来源:中国青年网)

“圆柱体对光的折射是有规律的,酒杯的腿也是圆柱体。当激光击中它并穿过透明圆柱腿时,我们会发现激光发散。真正的过程是激光先会聚后发散。但是由于圆柱腿的焦距很短,肉眼很难看到激光会聚的过程,所以我们看到的是激光的发散。因此,这束光被放大了。来自圆柱体的光的发散是二维的。如果此时高脚杯快速旋转,就会形成一个球体,光线的发散就会变成三维的。”

激光束的旅程,从一条线,到一个表面,到一个身体,都可以清晰地展现在孩子们面前。

“思考这个原理后,我们可以直接拿一个球形玻璃珠代替高速旋转的圆柱体。当光线穿过玻璃珠时,它有放大作用。根据这个原理,我们可以制作一个简单的显微镜。用玻璃珠,你可以看到细胞,把一只小蚂蚁放大到手掌大小。”

(蚂蚁放大实验)

我们实验室的另一个有趣的实验,水滴中的世界,也使用了这个原理。以玻璃珠为坐垫,孩子很容易认为自然界中最易接近的透明物质,最接近球体的形状是水滴。水滴可以当放大镜吗?能放大多少倍?从人眼到显微镜再到天文望远镜,人类是如何一步步拓展视野的?这样可以引导孩子由浅入深的思考。

“利用这个原理,实验室还指导参与实验的孩子给自己做了‘尿检’。尿液也是水滴。用激光放大水滴中的物质,观察尿液中的杂质。杂质少的孩子更健康。”孩子们对这样的小实验也很感兴趣,这些小实验很有趣,可以引导他们思考背后的科学原理。

(水滴中的世界)

“化繁为简”是常博士的想法。

常鹏博士还介绍了用小蜡烛作为“简易蒸汽机”的实验。将空心脏管支架插入塑料浮子的两个孔中,用注射器将空心脏管注满水,将蜡烛放在塑料浮子上方和空心脏管支架下方,将整个装置放在水面上。点燃蜡烛可以观察到浮子的运动。