省物理竞赛实验中心的空气,仿佛被一只无形的大手狠狠攥住,每一丝流动都带着令
窒息的沉重。地址发布邮箱 LīxSBǎ@GMAIL.cOM
大屏幕上那冰冷的倒计时数字,如同死神的催命鼓点,一下,又一下,无
地敲打在每一个参赛选手那早已绷紧如弓弦的心弦上。
“设计并搭建一套实验装置,用于
确测量一种未知透明
体的折
率,并尽可能减小测量误差。”
这个看似只有寥寥数十字的实验题目,此刻却像一座巍峨险峻、云雾缭绕的通天巨塔,横亘在三十名来自全省各地的物理“天骄”面前,让他们望而生畏,进退维谷。
时间,已经悄然滑过了三十分钟。
这三十分钟,对于这些习惯了在考场上与时间赛跑的学霸们而言,本应是思路泉涌、下笔如飞的黄金时刻。然而此刻,放眼望去,整个宽敞明亮的实验大厅内,除了那个坐在角落,从始至终都保持着一种令
费解的“
定”状态的秦风之外,其余二十九个实验台前,早已是……愁云惨淡,哀鸿遍野!
“我靠!这激光器是跟我有仇吗?!怎么调都调不出一束像样的平行光!
出来的光斑跟鬼画符似的,一会儿大一会儿小,还特么自带漂移特效!”一个来自省城名校“华师附中”,顶着个锃光瓦亮大脑门,一看就是常年苦读圣贤书的“学神”级
物,此刻正对着那台崭新的氦氖激光器和一堆不同焦距的透镜抓耳挠腮,额
上豆大的汗珠如同雨后春笋般不断冒出。他想用最经典的光的折
定律,通过测量
角和折
角来计算折
率,这思路没错,但第一步——获得一束高质量的平行
光,就让他直接卡死在了起跑线上。实验台上提供的透镜虽然不少,但焦距各异,想要将它们巧妙组合,形成一个简易的平行光管系统,其难度之大,远超他的想象。他试了不下十几种组合方式,结果不是光束发散得不成样子,就是聚焦后又迅速弥散,急得他差点没当场表演一个“手撕激光器”的绝活。
“完了完了!我这个旋转平台的游标尺
度也太感
了吧?!最小刻度居然是0.1度?而且这指针……它怎么还带轻微晃动的?这让我怎么
确测量角度啊?!”另一个实验台前,一个戴着厚厚的黑框眼镜,看起来文质彬彬,颇有几分学者风范的男生,正对着那个可以360度旋转,并带有角度刻度盘的平台唉声叹气。他原本打算采用“最小偏向角法”来测量
体的折
率,这个方法理论上
度较高,但对角度的测量要求也极为苛刻。而眼前这个旋转平台,虽然看起来比学校里的那些“老古董”要高级不少,但仔细一研究,才发现其游标尺的
度实在有限,而且转动起来似乎还带着那么一丝若有若无的旷量,这让他如何是好?角度测不准,后续的一切计算都将是空中楼阁,海市蜃楼!
“呜呜呜……谁……谁能借我一点点那个未知
体啊?我……我不小心给打翻了……”一个梳着双马尾,看起来娇小可
的
生,此刻正带着哭腔,怯生生地向周围的“竞争对手”们求助。她的实验台上,一片狼藉,一个棕色的试剂瓶倒在地上,里面那珍贵的“未知透明
体”洒了大半,只剩下瓶底浅浅的一层。她本想用“视
法”这种相对简单粗
的方法来大致估测一下折
率,先找找感觉,结果因为太过紧张,手一抖,直接上演了一出“杯具”。这下可好,实验还没正式开始,最重要的实验样品就快没了,这让她如何不绝望?周围的选手们虽然也大多自顾不暇,但听到她的哭声,还是忍不住投去几分同
(或许还有一丝幸灾乐祸)的目光。
更有甚者,一些心理素质稍差,或者平时过于依赖标准实验流程的选手,在面对如此开放
、如此考验自主设计能力的题目时,直接就懵圈了!他们坐在实验台前,一会儿拿起这个零件看看,一会儿又拿起那个仪器摸摸,眼神空
,大脑一片空白,完全不知道该从何处下手,仿佛一群迷失在物理迷宫中的无
苍蝇。
“这……这实验到底要怎么做啊?!给的这些
铜烂铁,哦不,是基础器材,也太考验想象力了吧?!”
“
确测量?还要减小误差?就凭这些玩意儿?出题老师是不是对‘
确’这个词有什么误解啊?”
“我感觉我这么多年的物理实验都白做了!以前都是照着实验报告一步步来,现在突然让我自己设计,我……我直接宕机了啊!”
“早知道实验环节这么变态,我还不如在理论笔试的时候多蒙对几道选择题呢!”
绝望、沮丧、烦躁、自我怀疑……各种负面
绪,如同看不见的病毒,在这些平
里眼高于顶、意气风发的“物理天才”们心中迅速蔓延。发布页Ltxsdz…℃〇M他们引以为傲的物理知识储备,他们曾经在各种模拟考中所向披靡的解题技巧,在这一道看似简单,实则处处是“陷阱”,招招考验“内功”的实验题目面前,被无
地碾压,被残酷地吊打!
就连那个在理论笔试中取得了190分高分,仅次于秦风的省实验中学“种子选手”——孙悟空(此名乃张浩私下所取,因其在
流会上抓耳挠腮、上蹿下跳的模样酷似猴急),此刻也是眉
紧锁得能夹死一只苍蝇,脸色铁青得如同刚从酱缸里捞出来一般。
他自诩为省内物理竞赛的顶尖高手,不仅理论知识扎实,动手能力也一向不弱,在学校的实验室里,各种
密仪器也是玩得飞起。在仔细分析了题目要求和实验台上提供的器材后,他
思熟虑,最终选择了一个在他看来相对稳妥且具有一定技术含量的方案——利用直角棱镜的全反
原理,通过
确测量光线在
体与棱镜界面发生全反
时的临界角,来计算该未知
体的折
率。
这个方案,从理论上讲,是完全可行的,也是教科书中介绍的经典方法之一。
但是!但是!但是!
当他真正开始动手搭建实验装置,试图将理论付诸实践的时候,才悲哀地发现,理想与现实之间,往往隔着一条比马里亚纳海沟还要
邃的鸿沟!
首先,第一个拦路虎便是——如何将那瓶装在棕色试剂瓶里的“未知透明
体”,有效地、且不造成
费地注
到直角棱镜的某个特定工作表面,并保证
面与棱镜面能够紧密、均匀地贴合,形成一个清晰、稳定的折
界面?
实验台上并没有提供专门的
槽,也没有提供任何可以用于
密控制
体注
的微量移
器。他只有一个普通的玻璃烧杯和一个橡胶
滴管。他尝试着小心翼翼地用滴管将
体滴在直角棱镜的斜面上,但那该死的
体,要么因为表面张力而形成一个个孤立的小
珠,根本无法铺展开来;要么就是滴得稍多一点,便顺着棱镜光滑的表面肆意流淌,弄得到处都是,还白白
费了不少宝贵的样品!
“可恶!这
体怎么跟泥鳅一样滑不溜手!”孙悟空气得差点没把手中的滴管给捏碎。他额
上的汗珠,顺着脸颊滴滴答答地往下淌,一部分是急的,一部分是……心疼的!那瓶未知
体,总共也就那么一小瓶,照他这么个
费法,还没等测出临界角,样品就先见底了!
好不容易,在他
费了近五分之一的
体,并且用上了各种“土办法”——比如用
净的滤纸吸附多余
体,用手指轻轻按压辅助铺展(当然,这会引
新的污染和误差)之后,他才勉强在直角棱镜的斜面上,形成了一层薄薄的、看起来还算均匀的
膜。
接下来,便是第二个,也是更致命的拦路虎——如何
确地观测和测量那个发生全反
时的“临界角”?
实验台上并没有提供带有
密测角仪的折
仪,只