动动手,动动脑:超级有趣的课外实验

　　操作难度：★★　　实验方法：　　用一盏8瓦的日光灯，从正面照射一台已卸下了安全罩的三叶台扇，使叶片的影子投射在白色的墙上。接通电源，当电风扇的转速增大到一定值时，墙上便出现了六个静止不动的叶片影子。奇怪，明明是三个叶片在快速旋转，为什么墙上会有六个叶片的影子，而且是静止不动的呢？　　知识延伸：　　当人眼所观察的画面或物体消失时，画面上的情景还能在眼睛中保留0.04秒时间。这种现象叫眼睛的“视觉暂留”。电影放映就是利用人眼的视觉暂留现象，使得静止的胶片上的画面，在人眼看来是连续变化即运动着的。　　日常所用的日光灯，每秒钟闪光100次，由于相邻两次闪光的时间间隔很短（0.01秒），所以我们平时感觉不到它在闪光。但是，当日光灯照到正在快速旋转的电风扇叶片上时，情况就不同了。如果每一片叶片在0.01秒时间内刚好转过600角，那么，当叶片l的**个影子在人眼中消失的同时，其第四个影子已在墙上出现，而与此同时，与叶片1呈1200角的叶片2的影子又恰好落在叶片1的**个影子的位置上。6次闪光后，叶片1回到了原来的位置。如此周而复始，就在墙上形成了六个看起来静止不动的叶片影子。　　看来，奇妙的视觉暂留既能“变静为动”，又能“使动变静”。如果我们稍作计算，还能发现变动为静现象出现的规律：叶片每隔0.01秒转600角，其转速为1000转／分，而日光灯每秒闪光100次，1分钟就闪6000次，它正好是电扇转速的6倍。进一步的研究证明，只要每分钟闪光的次数和转速相同，或是转速的整数倍，就能观察到这种被称为“频闪效应”的变动为静的现象。　　现在，让我们增大台扇的转速，此时，你可发现墙上的六个叶片影子也跟着叶片同方向慢慢地旋转起来。如果减小台扇的转速，那么影子缓慢转动的方向就和叶片转动的方向相反。利用这一现象，可以做一个有趣的小实验。　　从稍硬的白纸板上剪一个直径为5厘米的圆盘。在圆盘上画内、外两个圆环，并在内环上画8个大小相等黑白相间的扇形，在外环上画10个大小相等黑白相间的扇形。用针尖在圆盘中心刺一个小孔，再插上一根火柴梗，就做成了一个纸陀螺。在日光灯照射下，用手指拨动火柴梗，使纸陀螺在桌面上快速转动。一开始你看到的圆纸盘是呈单一的灰色的，过一会儿，你就会发现圆纸盘上的内环和外环沿两个相反的方向在旋转。为什么会出现这种现象呢？　　其实，这也是一种频闪现象。当圆盘转速为25转／秒时，内环看起来是不动的；转速高于25转／秒时，内环便正转，即与圆盘实际转向一致。转速低于25转／秒时，内环便反转。对外环来说，转速为20转／秒时，它看起来是不动的；转速高于20转／秒时，它便正转。显然，当圆盘的转速在20~25转／秒时，就会出现外环正转、内环反转的奇妙现象了。　　还可利用电视机的屏幕来观察一些有趣的频闪现象。打开电视机，将频道转换开关置于空频道位置，适当增大亮度，减小对比度，使电视机屏幕呈现一片乳白色。这时电视机屏幕的光，就是每秒钟闪动一定次数的闪光。　　在屏幕前5厘米左右，竖直放一张用一段细竹和一根橡皮筋做成的弓。左手持弓，用右手手指拨弄橡皮筋，你就能从屏幕上看到橡皮筋振动时的波形。改变橡皮筋的松紧程度，再拨弄它，你可看到橡皮筋弯曲得很厉害，而且似乎静止不动了。但事实上，它仍在振动，而且一秒钟内要振动很多次。　　取一根废锯条，对折成两段，两段锯条的下端夹一根螺丝钉并用一根橡皮筋扎紧，做成一个简易音叉。用左手捏紧音叉下部，将音叉竖直放在离屏幕5厘米左右处。用右手拇指和食指捏紧两段锯条的上端，然后一放，锯条就振动起来，此时你看不清锯条的端部。稍微移动一下螺钉的位置，再使锯条振动起来。反复试验几次，你会发现，当螺钉在某一位置时，振动的锯条上端不仅清晰可见，而且还静止不动。平日里以宁折不弯而闻名的锯条竟变得弯弯曲曲了。　　更有趣的是，让一个由一颗纽扣和一根棉纱线做成的单摆，在电视机屏幕前3厘米左右处来回摆动。此时，你会发现这根线在好几个位置上都显得很清晰，好像有几根线一样。如果把线的另一端打一个活结，套在钢笔套上，然后右手握笔，使摆在竖直面内转动。此时，你又可看到几十颗纽扣和几十根线分布在一个圆圈内。　　显然，在闪光的照射下，快速运动的物体在人的眼睛中成了断续动作的物体。