书城童书影响中国学生的十万个为什么·辉煌科技2
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第4章 科学漫步(3)

在实验室里,马可尼用银粉末和镍粉末制造出了粉末检波器,并且坚持每天做实验,经过一个多月的努力,终于完成了电磁波的发送和接受实验。

在这以后,马可尼又进一步开动脑筋,将赫兹振荡器挂在高柱子上,并且一端连接一金属板作天线,另一端连接埋入地下的金属板作地线,通过对连接有天、地线的通信装置的观察,得出了天线越高,装置的灵敏度也越高的结论。1895年,他在自家窗户和2400米远的山丘之间进行了通讯试验,获得了成功,从而进入了发明创造的乐园。

微波炉是怎样将“生米做成熟饭”的?

微波炉是利用一种我们肉眼看不到的电磁波烹(pēng)调食物的。说起微波炉的发明,还有一个小故事呢?50年以前,美国有一位科学家在研究雷达电磁波的时候,偶然发现自己上衣口袋里有一块血迹一样的污渍。他不由得吃了一惊,以为自己哪儿受伤出血了,可仔细一看,原来是自己放在口袋里的那块巧克力糖融化了。

“但是,巧克力怎么会融化呢这是什么缘故科学家想了半天,才恍(huǎng)然大悟:原来是雷达发出的电磁波把巧克力加热了。

于是他就拿了一块土豆,让雷达的电磁波给它加热。不一会儿,土豆就熟了。科学家剥开土豆,有滋有味地吃了起来,同是,制造一种利用电磁波烹饪食物的机器的构想,也在他脑子里形成了。

经过一番设计研究,他制造出了世界上第一台微波炉,此后,微波炉很快风行于全世界。

平时在家里做饭炒菜,靠的是火,不管是煤气还是煤炭或者电炉,都是靠火加热,再使食物熟透的。但微波炉却不见一点火光,只要打开开关,食物很快就熟了,因为它不是从食物外面加热再熟到里面去的,而是由电磁波一次穿透食物好几厘米深,使食物分子激烈碰撞而升高温度,从而使食物能在很短时间里熟透。

而且,由于微波炉是食物内部分子撞击致热的,所以即使是不同的食物同时烹饪,它们也不会相互串味,这也是其他烹饪方式所做不到而仅有微波炉能做到的。

光碟为什么能记录画面和声音?

光碟也叫光盘,别看它直径仅为12厘米、厚度只有1.2毫米,却是一种科技含量很高的产品呢?

薄薄的光盘碟片,可以记录许多画面和声音,并能通过播放机放出来,供人们观看欣赏。

制作光盘的原理是这样的:经过处理后的激光射到光盘的薄膜上,激光就和薄膜上的记录材料相互作用,发生物理和化学变化,形成记录点。这就好比我们平时在纸上写字时留下的笔迹。

光盘上的记录点,就像我们写下的字,通过播放机,就可以把光盘上的信息读出来。这样,我们就可以从屏幕上看到真实清晰的画面,听到光盘录制的多种声音了。

光盘的最大特点是存储量大、价格低、寿命长和可靠性好,现在的DVD盘最多已经可以存储3吉(即3000兆)的数据,采用图像方式可以存10万幅标准电视图像或1万页资料,这相当于大约500本书。

光盘的存取速度非常高,并具有随机存取的功能,只要用0.5秒时间,就可以从一张存储几万幅图像的光盘中检索出任何一幅图像。如果我们到图书馆去查找,那该花多少时间呀?

光盘价格很低,一张光盘的制作成本只有两三角钱,复制起来也很容易,在电脑里进行复制(拷贝),几分钟时间就可以复制下几百本书的内容。另外,光盘的规格是统一的,不用考虑或担心配套问题。

电子词典为什么能当翻译?

据统计,全世界共有上千种不同的语言。人们相互进行交流时,遇到的最大障碍就是语言不通。随着科学技术的飞跃发展,人们终于有了一个可以在很短时间里为自己当翻译的工具——电子词典。电子词典里面有一台每秒钟能运算几百万次的微电脑,使用这种电子词典时,只要先按一下英/汉键,再把某一个英语单词的字母依次通过按键输入词典里,就会有这个英语单词的汉字意思显示在屏幕上。电子词典也能把汉字翻译成英语单词。电子词典甚至还能读出该单词的发音。还有的能自动纠正人们在输入时的拼写错误,找出所要的正确答案。这种电子词典可以容纳十几万个单词,超过《新英汉辞典》1倍多。那么电子词典是怎样工作的呢简单地说,它是以数字为翻译媒介的。它里面设计好一个对应于每个英语单词的数字体系,也就是说每个英语单词都有一个数字代号,正如我们每个人都有一个独一无二的身份证号码一样。然后再把这个代号同相应的汉字对应起来。因此,只要指定某个英语单词,它对应的汉字就会出现了。

为什么图文传真机能传送图片文字?

我们目前所使用的传真机大多只能传送文字,难以传送图片,即使传送文字,也不是十分清晰。现在,一种新型的图文传真机问世了。

图文传真机由发送和接收图文的两部分设备组成。发送设备中,有一只光电管,通过光电转换,能把图文的深浅颜色转换成相应强度的电流信号,经由电话线路传送过去,在到达接收设备后,经过电光转换,将电流信号还原成相应的深浅颜色图文,再在显示设备上清晰地复印出来。

两地的图文传真机是通过电话线路连接起来的,需要传真时,只要在传真机的键盘上拨通对方的电话号码,传真机就通过电话线路,准确无误地传送各种蓝图、凭证、表格等复印件。

图文传真机是一种现代化办公通信工具,新颖(yǐng)的彩色图文传真机,不仅能传送黑白图文,还能传送彩色图文。

为什么复印机能复印图画文字?

复印机在日常生活中已应用得相当普遍,无论照片、证书、票据或工程设计图纸,都可以在复印机中复印出来。

复印机是根据静电正、负电荷互相吸引的原理制成的。复印可分直接复印和间接复印两种。直接复印时,先让复印纸按图案文字颜色深浅,分别带上相应静电荷,深处电荷密,浅处电荷稀,形成一张与图文颜色深浅相对应的静电图像。然后,让带有异性电荷的墨粉直接被静电图像吸引,深的地方吸引的墨粉多,浅的地方墨粉少,再通过热压,将墨粉粘附在复印纸上,一份复印件就出来了。

还有一种更加方便的间接复印法,是在由硒材料制成的“硒鼓”上,先形成静电图像,让墨粉吸附在上面,再转印到复印纸上去,形成复印件。采用这种复印方法,对复印纸没有特别要求,即使是普通纸张也能复印出来。

测谎仪是怎么回事?

大家都听说过测谎仪吧?为什么测谎仪能断定被测者是否说谎呢?

原来,一个人在说谎时,无论他是否事先有所准备,或是接受过特殊的训练,其生理上都会有不少变化,如心率加快,呼吸急促,血压升高,皮肤电阻增加,肌肉颤抖等。有些人这方面的变化极其细小,不易被察觉。但是,如果通过绑在被测人腹部、手指、手腕等处的传感器,测谎仪就能接受到被测者的各种细微反应。这些反应信号经处理变成图谱,供专业人员评读;利用计算机功能,将图谱信号转换成数字信号,再由编制好的专家系统对其进行深层次的分析评读。其精确度十分高。

据有关材料透露,我国自己研制的pj-1型测谎仪准确率达99%。有了测谎仪,不但能协助破案,指示一些迷案的侦察方向,而且还能解除无辜(gū)者的嫌疑,避免一些冤案。

你想拥有测谎器吗?

美国桑迪亚国家科学实验室的科学家成功地将最普通的台式计算机改装成能测定情感和情绪测谎器,系统由固定在人体上的几个小型传感器和专门编制的保障程序组成,Mentor/PAL程序负责分析采集到的指数。研究人员指出,他们研究的系统应该会使各界人士感兴趣,首先是特工、军方和其他组织机构,这些机构必须定期做出负责任的决定,不允许有“人为”因素的干扰。

系统按以下方式工作:任何接触部位都与计算机相连接,由计算机脉测定冲频率、汗分泌程度,并记录人的面部表情、说话音色等等,然后处理结果以相应意见的形式反映在显示屏上。例如,当被测试者突然变得过分敏感时,Mentor/PAL系统会显示要求镇静的浮动小窗。而对于过于健谈的测试者应让他沉默一会,要他仔细听完其他人的说话。这时收集的各种指数会立刻出现在显示屏上,以便注意观察周围人的反应。

桑迪亚国家科学实验室的科学家并非是唯一试验研制测谎器的人,比如V Entertainment公司正在设法在太阳眼镜上安装测谎器。

为什么空调能制冷?

目前,空调早已成为普通家庭必备的家用电器。也许你会问,空调是如何制冷的呢其实,它是应用有关气体液体相互转变过程中的能量变化原理来进行工作的。

以前的空调器中使用的基本是氟(fú)里昂,现在使用的是氟里昂的替代物。当空调器中的氟里昂液体在蒸发器中蒸发时,就吸收空气中的热量,也就是使热空气变冷了。由于室内热空气是在空调器中的离心式风扇作用下通过蒸发器的,所以蒸发器就不断地流入热空气,又不断地放出“冷气”。

那么,蒸发后的氟里昂气体怎么能又变成液体呢这主要是由空调器压缩机来完成。压缩机将蒸发器流出的低压氟里昂气体压缩成高温高压的气体,这种气体再经过冷凝器降温,就逐步冷凝成高压液体,冷凝器中热量由轴流式风扇排出室外,高压液体再流经降压节流毛细管,变成低压液体后又流入蒸发器,就完成了一个工作循环。空调器内部就是这样不断循环,使室温逐步下降的。

电子表为什么比机械表走时更准?

手表是日常的计时工具,我们当然希望它越准确越好了。可是,无论多么好的机械表,都比不上电子手表走时准确,这是怎么回事呢手表的走时准确性,重要的关键在于机芯中振荡元件的振荡频率的稳定性。而振荡频率的稳定性,又与振荡频率的高低有关系。振荡频率越高,单位时间里的误差就越小,走时也就更加准确。

电子手表比机械快摆手表的振荡频率高了近1万倍。如果说机械快摆手表的误差是几分之一秒来计算的话,那么电子手表的误差是用几万分之一秒来计算的。

一般的石英电子手表的走时误差是一年约30秒钟,超高频石英电子手表的走时年误差不超过3秒,而大多数机械手表的走时误差每星期就要达十几秒以至几十秒。电子手表是使用小型钮扣高能电池,不需要每天上发条,好的电池能连续使用3~5年,这一点也符合生活快节奏的现代人的需求,所以,电子表很受现代人的喜欢。

时钟是怎样制造出来的?

现代社会是一个高效率的社会,时间常精确到以十分之一秒、百分之一秒来计算。然而,当各式各样的电子钟、石英钟、音叉钟、宇宙钟展现在我们面前的时候,我们却不应该忘记为此做出了巨大贡献的伽利略以及他在比萨教堂开始的创造性思维和创造性劳动。

1582年,意大利比萨教堂内,一群群善男信女正在顶礼膜拜,而一位年轻的大学生却在走廊里,盯住挂在教堂中央的大吊灯流连忘返。这位大学生,就是意大利伟大的物理学家、力学家伽利略。

风把这盏灯吹得摇摆不停,这种经常发生的现象从未引起任何人的注意,然而却引起了这位大学生的好奇和思索,因为他注意到:吊灯一来一回摆动所需要的时间是一样的。他将灯的摆动与自己的脉膊的跳动作了比较,发现摆动的周斯同振幅并没有关系,用现代语言来说就是具有等时性。发现了这一规律之后,伽利略很快就决定应用它。在此后无数次的实验中,他都利用摆的等时性来测量时间和运动,并试图利用这一特性来设计短时间速度不变的齿轮驱动装置。然而,直到晚年的时候,他仍然仅仅是做了设计图,并没有制造出钟表。直到伽利略逝世以后,荷兰物理学家惠更斯才根据伽利略的理论,制造出了带钟摆的时钟。

汽车是如何发明的?

如今,世界上已有3亿多辆汽车,品种也多达1000多种,而且还在飞速发展着。人们甚至还造出了“智能汽车”,这种汽车不需要驾驶员,能自动躲避障碍,若道路堵塞不通,便自动刹车。你说神不神。

可是,你知道汽车是如何发明的吗?

第一部汽车名叫“卡布里奥雷”,是用蒸汽机作动力,由法国人尼古拉斯·居纽于1769年制成。

“卡布里奥雷”的样子很不雅(yǎ)观,是个“丑小鸭”。有3个直径近两米的大车轮,长长的车身用木框架做成,框架支撑着一个梨形的大锅炉。车子开动时,浓烟和蒸汽一齐向上蒸腾。别看轮子那么大,走得并不快,最高时速也仅4千米,还不如人的步行速度呢?而且耐力很差,每隔15分钟就要停一次,重新给锅炉添满水。在一次试车中,因方向盘操纵不灵,撞到了墙上,破损得七零八落,第一部汽车也就这样结束了生命。但它的意义却是不可低估的。经是人类造出的第一部“不用马拉”的车辆,它带来了19世纪三四十年代蒸汽汽车的黄金时代。

大约又过了一百年,由于内燃机的发明,德国人卡尔·本茨于1879年制成了第一部汽油汽车,开创了汽车的新纪元。