“春天到了

萬物複蘇

又到了......”

小編在家裡美滋滋地看着紀錄頻道

不禁想到

電視是怎麼産生不同畫面和顔色的？

1

Q

502膠水為什麼不會在自己瓶子裡黏住，而一出來馬上黏住？

A

502膠水主要成分是α－氰基丙烯酸乙酯，其結構式為

CH₂= C(CN)COOC₂H₅，

它在親核試劑的引發（不是催化）下會聚合。原理是，親核試劑由親核加成雙鍵産生碳負離子，碳負離子作為親核試劑也進行上述親核加成，從而得到聚合物。當把502膠從瓶子裡面滴出來之後，在空氣中微量水汽裡的氫氧根的引發下，會發生聚合反應，形成聚合物，從而将物體黏住。人手上有汗液、羟基之類的，可以作為親核試劑引發聚合反應，所以502膠特别容易黏手。502膠水裝在瓶子裡，接觸不到水汽，自然不會在瓶子裡黏住了。

By 重光

2

Q

為什麼番薯會越放越甜？

A

因為番薯剛收獲的時候，裡面的糖主要以澱粉的形式儲存，當放上一段時間後，因為一些塊莖細胞衰老，澱粉會水解成葡萄糖和果糖，甜度增加。番薯放久了，其中的水分減少，還原糖濃度增加，也會使得番薯更甜。植物中有很多澱粉和還原糖之間轉化的例子，比如加拿大的糖槭在秋季會把樹葉合成的糖分轉化為澱粉過冬，到了春天，再将澱粉轉化為糖分，供給嫩芽萌發，此時割開糖槭的樹皮就可以收集楓糖汁，用來生産楓糖。

By 重光

3

Q

燃燒木頭釋放出的煙是什麼？無煙煤又是怎麼辦到的？

A

這是因為，和木柴相比，無煙煤的碳化程度更深，揮發分含量更少。所謂揮發分，就是将煤在一定條件下隔絕空氣加熱，受熱分解産生的可燃性氣體（碳氫化合物、氫氣、一氧化碳等）。因為木柴中含有比較多的氫和氧，含碳量比較低，燃燒時不斷碳化，燃燒不完全，除了産生水蒸氣、二氧化碳之外，還有一氧化碳、多環芳烴類、醛類等污染物，嚴重的還有未燃盡的碳粒，就是我們所說的“煙”。無煙煤碳含量高，燃燒比較完全，故産生的煙和可燃性氣體少，導緻燃燒時的火焰短。

By 重光

4

Q

電視是怎麼産生不同畫面和顔色的？

by 默默無聲

A

電視的本質就是顯示器。在原理上，電視經曆了從最初陰極射線管（CRT/顯像管）電視開始，到現在發展出背投電視，等離子體電視，液晶電視，激光電視，LED電視，OLED電視等多種原理。但電視最根本的原理從未改變：①将動态的視頻在時間上分解為一幀幀靜态的圖像，并按時序快速地播放每一幀，由于人眼視覺暫留現象看到的就是運動的畫面；②将每一幀圖像在空間上分割為一個個像素，不同的像素呈現圖像中不同位置的不同顔色；③每一個像素的顔色又被分解為紅綠藍（RGB色彩系統的三原色）三種顔色按一定比例的疊加。

如果用一個放大鏡觀察電視屏幕，就會發現圖像是由一個個微小的像素構成。再仔細一點就會發現每一個像素又分為發出紅綠藍三種顔色光的色塊，并且随着圖像顔色的變化，三個色塊的亮度也在不斷變化。

那麼電視又是如何實現讓屏幕上的每一個像素顔色實時改變的呢？具體方法主要分為兩大類：一種是類似于顯像管電視的通過電子束掃描的方式，另一類是類似液晶電視的通過尋址電路逐一更新每個像素的方式。對于顯像管電視，電視屏幕上每一個像素由紅綠藍三種顔色的熒光粉塊組成，電子束不斷掃描屏幕上的每一個像素的熒光粉使其發光，而電子束的強度不斷改變使不同像素不同顔色的熒光粉受到的不同強度的激發從而組合出不同的顔色。按照我國的标準，一般電子束每秒要對屏幕進行24次掃描，即每秒更新24次畫面。而對于液晶電視，原理則更為簡單，通過連接每一個像素的電路不斷逐個更新其亮度來實現畫面的更新。

By 原子

5

Q

為什麼冬天室内熱，夏天室内比室外溫度低?

by 心裡去

A

我們可以把室内和室外看成兩個熱力學系統，兩者通過牆壁進行熱交換。當兩個系統達到熱力學平衡時，兩者的溫度應當完全相同。但在實際情況中，兩者并不能達到熱力學平衡态，這也是為什麼室内外溫度不同的原因。其實，并不一定是冬天室内熱，也不一定是夏天室内涼。一般來說，夏天的白天室内涼，夏天晚上室外涼。因為白天室外被太陽直接加熱而室内不被陽光直射，因此室内溫度低。到了晚上，室内的空氣被牆壁包裹而不能及時散熱，室内溫度會高于室外。當然，也有一些特殊情況，例如，夏天的白天，移動闆房内的溫度會高于室外，原因在于移動闆房相當于溫室，加熱空氣的效率非常高，這導緻室内溫度非常高。在冬天，一般來說，向陽的房間溫度高于室外，因為牆壁的存在更容易保存太陽照射的能量，而且人的活動以及電器的運行也會産生熱量。背陰的房間溫度和室外相當甚至會因為照不到太陽溫度低于室外。當然，冬天的情形也不完全是這樣，例如，當天氣轉晴時，室外溫度更高一些。對于題主的問題，還要根據具體情況給出具體解答。

By Nothing

6

Q

通過耳朵來判斷聲源一定準确嗎？

by 匿名

A

不準确。人利用雙耳效應判斷聲源的位置：人的兩個耳朵在頭部的位置不同，朝向也不同。因此，同一個聲源發出的聲音在任一耳朵聽來是不一樣的，人正是利用這種區别判斷聲源的位置的。所以隻要能模仿這種差别就可以騙過耳朵。比如在回聲時，聲音聽起來好像是從聲音反射的位置發出的，但是真正的聲源并不在那裡。

By Nothing

7

Q

想仔細了解一下溫差電效應及什麼樣的導體能産生？

by 郭睿

A

溫差電效應，描述的是電回路與回路内導體溫度差間的關系。主要有三個效應，分别為賽貝克效應，帕爾帖效應和湯姆孫效應。我們這裡分别簡述一下。

賽貝克效應指将兩種不同金屬的兩端各自連結，構成回路。如果兩個端點溫度不同，回路内會有電流産生。其原因在于導體内溫度不同的兩端内能存在差異，使電子産生類似于熱擴散的運動，并在某一端聚集，從而産生電勢差。電勢差的大小與導體，導體溫度和溫差相關。在溫差不大時可簡單表達為

是電勢差，

為塞貝克系數，與金屬本身以及溫度相關，

是溫度差。當兩個金屬接觸時，由于不同金屬的兩個系數的不同而使回路有一個電勢差，産生電流。這種效應與電阻的焦爾熱效應不同，是可逆的。帕爾帖效應是兩種金屬構成的通電回路，回路中會發生一個接觸點吸熱一個接觸點放熱的現象。湯姆孫效應是指電流在溫度不均勻導體中流過時，除導體産生的焦爾熱外，導體會額外吸收或放出一定熱量。這兩個效應均可逆，也是溫差與載流子擴散的關系導緻。嚴格說來，導電體都有溫差電現象，不過一般金屬的溫差電勢差很小。半導體材料效應明顯（原因說起來很複雜，想了解的同學鼓勵自行查找相關資料）。

By 可愛的你

8

Q

如果有一個無限大帶正電平面，電荷面密度為σ，那麼根據高斯定律E=σ/2ε，假設在平面上方有一個帶正電的點電荷Q，那麼電荷應該會被加速，加速度a=Qσ/2εm，那麼它的動能也應該會增大，這會不會違反能量守恒定律？

by 劉卓越

A

這當然不會違反能量守恒定律，到目前為止人類還沒有發現過任何違反能量守恒定律的實過程。電荷的動能增加那就一定有别的什麼能量減少了。想一想這個系統中除了電荷的運動還有什麼？當然是電荷和它們的電場啦！電磁學告訴我們電磁場具有能量的，在題目電荷被加速的過程中，電場的能量源源不斷地轉化為電荷的動能。通過對電場與電荷的相互作用和麥克斯韋方程的推導，可以知道電場的能量密度是εE²/2，其中ε是介電常數，E為電場強度。同樣，磁場也具有能量，磁場的能量密度是μH²/2，其中μ是磁導率，H是磁場強度。

最後再補充一點，電磁場不僅具有能量，電磁場還可以具有動量和角動量。比如說運動電荷在磁場中受到力的作用就是電磁場将其動量轉移給電荷的過程。有一個比較經典的實驗：使一個圓柱形磁鐵（兩個底面為磁極）沿軸線通過一個均勻帶電圓環後，圓環開始轉動。而在實驗中磁鐵并沒有受到力矩的作用。表面上看，通過這個實驗憑空産生了機械角動量而導緻角動量不守恒，但實際上這是由于電磁場具有角動量，電磁場在這一過程中對帶電圓環施加了力矩。

By 原子

本期答題團隊：

物理所 重光、Nothing、可愛的你

清華大學物理系 原子

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