“完了……芭比Q了……这回是彻底凉透了……”
“妈妈,我想回家,我想转文科,物理不是
学的,呜呜呜……”
“引力常数G?还动态测量?还要分析空间微扰动?出题老师,您是不是对我们高中生这个物种有什么天大的误解?我们只是孩子啊!”
“这器材清单,我愿称之为‘丐帮长老专用版’!用这堆
铜烂铁去测G,还不如让我去买彩票,中五百万的概率都比这大!”
实验大厅内,一片鬼哭狼嚎。发^.^新^.^地^.^址 wWwLtXSFb…℃〇M
当那份堪称“物理学劝退书”的实验题目和器材清单公布后,整个大厅的氛围,比西伯利亚的寒流过境还要冰冷刺骨。考生们脸上的表
,
彩纷呈,从最初的难以置信,到目瞪
呆,再到面如死灰,最后是集体怀疑
生。
如果说上午的理论考试是地狱级难度,那下午这实验,简直就是十八层地狱外加无间道的难度!
“小法拉第”周凯同学,此刻已经彻底放弃了挣扎,他瘫坐在实验台前,双目无神,嘴里小声哔哔着:“我是谁?我在哪?我为什么要承受这份生命中不能承受之重?早知道这样,我还不如在家里帮我妈择菜呢,至少择菜不会让我怀疑宇宙的真实
……”
他旁边的齐鲁大汉,之前还试图用游标卡尺测量空气密度的那个,现在正拿着一根导线,试图在自己脖子上打个蝴蝶结,嘴里还哼着:“死了都要
,不淋漓尽致不痛快……”吓得旁边的监考老师一个箭步冲过去,夺下了他手中的“凶器”,语重心长地进行心理疏导。
京城附中的王昊,脸色更是黑如锅底。他原本憋着一
劲,想在实验
作上把上午理论考试丢掉的面子找回来,可看到这题目,他感觉自己就像一拳打在了十米厚的钢板上,不仅没用,还差点把自己的手给震骨折了。
“这……这根本就不是实验!这是行为艺术!这是对我们这些物理竞赛生的公开处刑!”王昊咬牙切齿,心中充满了不甘和愤怒。
然而,在这片哀鸿遍野之中,秦风却像是一
清流,或者说,像是一个误
新手村的满级大佬。
他仔仔细细地将实验说明和器材清单看了三遍,每一个字,每一个标点符号,都看得清清楚楚。然后,他缓缓抬起
,那张英俊得有些过分的脸上,非但没有丝毫的慌
和绝望,反而……露出了一丝饶有兴致的表
?
是的,你没看错,是饶有兴致!
“有点意思。”秦风的嘴角,勾起了一抹只有他自己才能理解的微笑。
这个实验,确实难,难得令
发指。但对秦风而言,这种“难”,更像是一种挑战,一种激发他无限潜能的催化剂。
他开始逐条分析眼前的“困局”。
困局一:核心测量装置的“丐中丐”品质。
“扭摆装置主体一套,核心扭丝材料为普通高碳钢丝,非恒弹
合金,扭转常数K值需自行标定。”秦风的目光落在了那根看起来平平无奇,甚至带着一丝铁锈味的钢丝上。
“普通高碳钢丝……”秦风的脑海中,【学神黑科技系统】的知识库如同翻书般迅速闪过相关信息,“其弹
模量、剪切模量、以及扭转常数K,对温度变化极为敏感,且存在明显的弹
滞后效应和蠕变现象。在长时间受力或温度波动较大的
况下,K值会发生显着的非线
漂移。用这种材料做扭丝来测量微弱的引力效应,简直就是用一根面条去钓鲨鱼,异想天开。”
其他考生看到这里,想的可能是:“完了,这K值测不准,G值就别想了。”
而秦风想的却是:“既然K值是非线
的,且受温度和应力历史影响,那么,传统的单点标定法或者简单的线
拟合,必然引
巨大误差。或许……可以尝试一种动态、多参数的实时标定与补偿方案?比如,在实验过程中,通过附加的微小扰动和高
度温度传感器(虽然这里没有提供高
度的,但或许可以利用现有元件进行‘魔改’),实时监测K值的微小变化,并将其作为变量代
引力常数的计算模型中?”
这个念
一出,连秦风自己都觉得有些疯狂。发布页LtXsfB点¢○㎡这已经不是高中物理实验的范畴了,这简直是顶尖物理实验室才会考虑的复杂修正方案!
“标准质量块若
,M1=5kg,M2=1kg,材质普通铸铁,密度均匀
一般。”秦风又看向那两个黑乎乎的铁疙瘩。
“普通铸铁,密度均匀
一般……”秦风的眉
微微一挑,“这意味着,这两个质量块的质心,很可能偏离其几何中心。在扭摆实验中,这种质心偏离会引
额外的系统误差,尤其是在小球吸引大球的过程中,力臂的
确计算会变得非常困难。”
其他考生:“用尺子量一下,大概齐就行了吧?”
秦风:“不行!对于G值的
密测量,这种‘大概齐’就是灾难。或许……可以通过多次旋转对称测量法来消除一部分由于质心不重合引
的一阶误差?甚至,如果能
确测量出每个质量块的转动惯量,反推出其质心的
确位置……”
这个想法,又让秦风自己都倒吸一
凉气。在三个小时内,用现有器材
确测量不规则铸铁块的转动惯量和质心?这难度,堪比登天!
困局二:光学与电学测量系统的“先天不足”。
“氦氖激光器(功率稳定
欠佳)、平面反
镜(镀膜均匀
一般)、透镜组、光阑、半透半反镜等。”
“激光
涉模块(简化版,基于迈克尔逊
涉仪原理,条纹稳定
易受环境影响)。”
“CCD图像传感器及简易数据采集卡(帧率较低,噪声较大)。”
“直流稳压电源(输出纹波较大)。”
秦风看着这一堆“老弱病残”的光学和电学元件,感觉出题组的教授们简直是在用生命来为难考生。
“激光器功率不稳,会导致光斑能量波动,进而影响光杠杆法测微小转角的
度,或者
涉条纹的对比度和稳定
。”
“反
镜镀膜不均,会引
波前畸变。”
“简化版迈克尔逊
涉仪,条纹对环境震动、气流、温度变化都极为敏感,用它来
确测量微小位移,简直是‘与虎谋皮’。”
“CCD帧率低、噪声大,意味着动态捕捉能力差,信噪比低,难以从淹没在噪声中的微弱信号里提取有效信息。”
“电源纹波大,会直接影响激光器的稳定
和CCD的工作状态,引
额外的电噪声。”
这一连串的问题,随便拎出来一个,都足以让一个
密物理实验宣告失败。而现在,它们却“齐聚一堂”,共同为考生们演奏了一曲“绝望的
响乐”。
“小法拉第”周凯此刻已经开始用
撞实验台了,嘴里还发出“嗡嗡嗡”的声音,似乎在模仿电流声,以此表达自己内心的崩溃。
秦风却在飞速地思考着对策。
“激光器功率不稳?或许可以设计一个简单的分光反馈回路,用一个光敏电阻(如果器材里有,或者能从其他地方拆一个)实时监测激光输出功率,并对CCD采集到的光强数据进行归一化处理?”
“
涉条纹不稳定?传统的被动隔震肯定没戏。但如果……如果能利用CCD快速采集
涉条纹图像,通过图像处理算法实时追踪条纹的漂移,并对测量结果进行动态补偿呢?甚至……能不能用一个压电陶瓷(虽然这里没有,但或许可