这事儿得从几十年前说起,那时候过年正好赶上二大爷家杀年猪,晚上大伙儿围在院子里烤火,闲着没事掏出照相机,打开闪光灯对着灶台边一个旧铁盆瞎照。
结果你猜咋的?闪光灯“咔嚓”一亮,那铁盆“当”的一声,跟有人拿小锤子敲了一下似的,这到底是咋回事呢?
其实闪光灯不是靠什么神秘力量把铁盆敲响的,它靠的是光本身变出来的声波,专业叫法叫“光声效应”。
你要是也有过这经历,肯定跟我那时候一样纳闷:光又不是手,咋就能把铁盆弄出动静呢?这得从光怎么跟铁盆“打交道”说起。
闪光灯一开,里头是氙气瞬间放电,产生一股子特别亮、时间特别短的白光,咱们拿手机闪光灯举例子,那个亮光大概只有千分之一秒,但能量可不少,瞬间能把铁盆表面的温度烧上去好几度。
铁这东西导热快,表面一热,立马就膨胀。可膨胀得太突然,千分之一秒里铁盆表面的那一层薄薄的铁原子同时往外“撑”,周围空气来不及慢慢适应,就被猛地一推,形成了一股子压缩波。
这压缩波在空气里跑起来,传到咱们耳朵里,就变成了一声清脆的“当”。
这个道理最早是电话的发明者亚历山大·格拉汉姆·贝尔在1880年发现的。当时贝尔用一束聚焦的太阳光,射到一块硒片上,再把硒片接上电话听筒,结果太阳光一照,听筒里就传出“嗞嗞”的声音。
他当时管这叫“光电话”,后来科学界正式命名为光声效应。注意,这可不是什么自媒体瞎编的,是正经物理教科书上写的,一百多年前那帮科学家就发现了。
只不过那时候他们用的是太阳光和硒材料,咱们现在用的是手机闪光灯和铁盆,原理一模一样:光被吸收,热胀冷缩,压出声音。
为啥非得是铁盆,换个塑料盆或者纸箱子行不行?也不行。
铁盆有俩好处,一个是吸收光的本事大,铁表面看着亮,但其实对可见光吸收率不低,尤其是粗糙的老铁盆,黑不溜秋那种,光打上去大半都被吃了,转化成热。
另一个好处是铁导热快,热胀冷缩的信号能迅速传遍整个盆底,形成一片“声波阵”。塑料导热慢,纸箱子更别提,光打上去热量还没扩散呢,光就没了,压根攒不出能听见的响声。
再加上铁盆本身就是个空腔,跟大鼓似的,里头空气被盆壁振动带动,能放大声音,这就是为啥你拿闪光灯照铁盆,听见的是一声脆响,而不是蚊子叫。
别小看这个现象,现在科学家把光声效应玩出了花儿。
比如医院里用的光声成像,就是用一束脉冲激光照到人体组织上,不同细胞吸收光的程度不一样,热胀冷缩的幅度也不一样,产生的声波也就有差别,医生靠听这些声波就能看出里头有没有肿瘤。
还有环境监测,用闪光灯照空气中的颗粒物,测出它们吸收光以后发出的声音,就能知道雾霾里都有啥成分。甚至咱们用的激光打印机,里头也有光声效应的影子。
拿闪光灯敲铁盆,等于亲手复现了一百多年前贝尔的经典实验,只不过他那阵子得大白天对着太阳摆弄,咱们现在大黑天躺炕上就能玩。
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