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這事兒得從幾十年前說起,那時候過年正好趕上二大爺家殺年豬,晚上大伙兒圍在院子里烤火,閑著沒事掏出照相機,打開閃光燈對著灶臺邊一個舊鐵盆瞎照。
結果你猜咋的?閃光燈“咔嚓”一亮,那鐵盆“當”的一聲,跟有人拿小錘子敲了一下似的,這到底是咋回事呢?
其實閃光燈不是靠什么神秘力量把鐵盆敲響的,它靠的是光本身變出來的聲波,專業(yè)叫法叫“光聲效應”。
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你要是也有過這經歷,肯定跟我那時候一樣納悶:光又不是手,咋就能把鐵盆弄出動靜呢?這得從光怎么跟鐵盆“打交道”說起。
閃光燈一開,里頭是氙氣瞬間放電,產生一股子特別亮、時間特別短的白光,咱們拿手機閃光燈舉例子,那個亮光大概只有千分之一秒,但能量可不少,瞬間能把鐵盆表面的溫度燒上去好幾度。
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鐵這東西導熱快,表面一熱,立馬就膨脹。可膨脹得太突然,千分之一秒里鐵盆表面的那一層薄薄的鐵原子同時往外“撐”,周圍空氣來不及慢慢適應,就被猛地一推,形成了一股子壓縮波。
這壓縮波在空氣里跑起來,傳到咱們耳朵里,就變成了一聲清脆的“當”。
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這個道理最早是電話的發(fā)明者亞歷山大·格拉漢姆·貝爾在1880年發(fā)現的。當時貝爾用一束聚焦的太陽光,射到一塊硒片上,再把硒片接上電話聽筒,結果太陽光一照,聽筒里就傳出“嗞嗞”的聲音。
他當時管這叫“光電話”,后來科學界正式命名為光聲效應。注意,這可不是什么自媒體瞎編的,是正經物理教科書上寫的,一百多年前那幫科學家就發(fā)現了。
只不過那時候他們用的是太陽光和硒材料,咱們現在用的是手機閃光燈和鐵盆,原理一模一樣:光被吸收,熱脹冷縮,壓出聲音。
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為啥非得是鐵盆,換個塑料盆或者紙箱子行不行?也不行。
鐵盆有倆好處,一個是吸收光的本事大,鐵表面看著亮,但其實對可見光吸收率不低,尤其是粗糙的老鐵盆,黑不溜秋那種,光打上去大半都被吃了,轉化成熱。
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另一個好處是鐵導熱快,熱脹冷縮的信號能迅速傳遍整個盆底,形成一片“聲波陣”。塑料導熱慢,紙箱子更別提,光打上去熱量還沒擴散呢,光就沒了,壓根攢不出能聽見的響聲。
再加上鐵盆本身就是個空腔,跟大鼓似的,里頭空氣被盆壁振動帶動,能放大聲音,這就是為啥你拿閃光燈照鐵盆,聽見的是一聲脆響,而不是蚊子叫。
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別小看這個現象,現在科學家把光聲效應玩出了花兒。
比如醫(yī)院里用的光聲成像,就是用一束脈沖激光照到人體組織上,不同細胞吸收光的程度不一樣,熱脹冷縮的幅度也不一樣,產生的聲波也就有差別,醫(yī)生靠聽這些聲波就能看出里頭有沒有腫瘤。
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還有環(huán)境監(jiān)測,用閃光燈照空氣中的顆粒物,測出它們吸收光以后發(fā)出的聲音,就能知道霧霾里都有啥成分。甚至咱們用的激光打印機,里頭也有光聲效應的影子。
拿閃光燈敲鐵盆,等于親手復現了一百多年前貝爾的經典實驗,只不過他那陣子得大白天對著太陽擺弄,咱們現在大黑天躺炕上就能玩。
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