中國古代趣味物理實驗3

1、.中國古代興趣物理實驗37刻魚測雨漢代有一個奇特的物理實驗，儀器是用玉石雕刻的魚。這種魚可能為橢圓形、中空，髟耆尾皆具。實驗?zāi)康氖且贼~的鳴吼來預(yù)測天氣。原文見?西京雜記?：“昆明池刻玉石為魚。每至雷雨常鳴吼，髟耆尾皆動。漢世祭之祈雨，往往有驗。這個實驗巧妙地運用了共振效應(yīng)，效果相當(dāng)不錯。使那些不知原理的人。對石魚產(chǎn)生敬仰，并頂禮膜拜。我們清楚，風(fēng)暴時，強風(fēng)掠過海面會產(chǎn)生次聲波，次聲波和風(fēng)暴怒吼的聲波一起向四面八方傳播，聲波很容易被空氣和大海“吃掉，唯有頻率很低的次聲波在傳播過程中能量損失慢、傳播間隔 遠(yuǎn)。加之次聲波比風(fēng)浪速度快許多倍，它能成為風(fēng)暴降臨的警報。但次聲人耳無法分辨，假如能制造一種儀

2、器，將次聲變?yōu)榭陕劼?，那么這一裝置就成為一種風(fēng)暴報警器。石魚就是這樣一種裝置：它張口，腹空，當(dāng)次聲波不斷對它施以周期性外力時，石魚作受迫振動。假設(shè)聲波的籌劃力頻率與石魚的固有頻率成倍數(shù)關(guān)系，石魚產(chǎn)生非線性共振，發(fā)出聲波。其中，高頻部分為可聞聲。此時，石魚“髟耆尾該動，其聲學(xué)效應(yīng)表現(xiàn)為大聲“鳴吼。在中國古代，利用共振效應(yīng)預(yù)測天氣、地震、兵亂的例子不勝枚舉。如：“石鼓，冀縣有天鼓山，山有石如鼓，河鼓星搖動，那么石鼓鳴，鳴那么秦土有殃;“陜州黃河有鐘，大水小水常自浮出，每昧朔陰雨之日輒鳴，聲響悲亮，行客聞之莫不愴然;“康熙戊申六月十七日戌刻，山東、江南、浙江諸省，同時地大震又天鼓鳴，鐘鼓自嗚;“漢武

3、帝時，未央宮前殿鐘無故自鳴，三日三夜不止。詔問太史，待詔王朔，朔言恐有兵氣?？梢姡翱挑~測雨實驗有其堅實的理論根底，這些理論是在不斷觀察、分析中總結(jié)出來的。我國漢代就有如此奇妙的實驗，這確實是炎黃子孫值得驕傲的事情。8固體傳聲“截竹筒兩枚，空其兩端，各以一面用皮紙冒之，膠封甚固。兩筒紙面相向，取長數(shù)丈細(xì)線穿過之，使兩人各執(zhí)一筒，一人屬口于此筒之空面，一人屬耳于彼筒之空面，相去數(shù)丈，屬口者隨意言語，屬耳者聽之了了，別人不聞也。這是一個證明固體也能傳聲的實驗。此實驗在現(xiàn)行初中物理課本也能找到。實驗中的裝置，叫“傳聲筒，今稱“土 。很明顯，當(dāng)有人對著細(xì)線一端的竹筒發(fā)話筒講話時，空氣發(fā)生振動，它推動皮

4、紙與細(xì)線振動。此時，細(xì)線另一端的皮紙也跟著振動，這樣皮紙又帶動竹筒受話筒內(nèi)空氣振動，把聲音傳給受話的一方。這里，話筒起著“共鳴箱的作用。 在中國古代，常常有人通過挖掘地道的方法向城內(nèi)發(fā)起進攻，為了判辨敵方是否采用這一手段，就得使人偵察。?墨經(jīng)?云：“令陶者為罌，空四十斗以上，固順之以薄革各革，置井中，使聰耳伏罌而聽之，審知穴之所在，鑿穴迎之。仔細(xì)分析，上述“傳聲筒與?墨經(jīng)?中的“聽甕相似?？梢哉J(rèn)為，“罌相當(dāng)于“聽話筒，敵人的地道相當(dāng)于“發(fā)話筒，而連接地道與罌里的泥土相當(dāng)于“線。不僅如此，“聽翁裝置與當(dāng)今有線 也相似，假如把“聽翁裝置說成是 的始祖，應(yīng)當(dāng)是可以使人承受的。9銅鏡透字古代有一種鏡子

5、，用銅鑄成，不僅能照人容貌，而且當(dāng)光束射到鏡面時，鑄在鏡子反面的銘文圖案，還會“透過鏡子映如今屋壁上，非常清楚。這種鏡子叫“透光鏡，現(xiàn)已作為演示實驗儀器將它搬上講臺。透光鏡始于西漢。它與編鐘、魚洗一起，被稱為中國古代青銅三寶。用透光鏡進展實驗演示，最早的文字記載見于隋唐的?古鏡記?，因文字較長，不作表達?，F(xiàn)摘北宋沈括的實驗記錄如下：“世有透光鑒，鑒背有銘文，凡二十字，字極古，莫能讀。以鑒承日光，那么背文及二十字皆透屋壁上，了了清楚。銅鏡何以透光?沈括說：“人有原其理，以為鑄時薄處先冷，唯背文上差厚，后冷而銅縮多。文雖在背，而鑒面隱然有跡，所以于光中現(xiàn)。這種解釋合符科學(xué)道理。顯然，透光鏡鑄成后，鏡面會有肉眼不易覺察的與鏡背銘文相對應(yīng)的微小起伏，這種微小起伏是在鑄造加工中形成的。鑄鏡時，鏡背的花紋凹凸處凝固收縮，產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，加之鏡面在研磨時產(chǎn)生壓應(yīng)力，造成彈性形變。當(dāng)鏡面研磨到一定的程度時，這些因素共同作用，使鏡面產(chǎn)生與鏡背銘文相應(yīng)的曲率。光束照在鏡面，鏡的微小起伏經(jīng)光程放大，便顯示出其“透光效應(yīng)了。關(guān)