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科普知识:世界上最光滑的物体能有多光滑?
发布时间:2021/10/26 9:45:00  浏览次数:1515

       世界上最光滑的物体有多光滑?


图源:Pixabay

       说到“光滑”,大家脑海里会浮现出丝绸、玻璃、冰面…… 

       它们都有个共同特点,那就是表面非常平整。但即使是这些光滑表面,放在电子显微镜的“火眼”下,也是坑坑洼洼。 

       构成物质的基本粒子是分子和原子,要达到极致平整,就不能让任何一颗粒子凸起或下凹。科学家已经在向这一目标靠近。 

       为了改进显微镜,物理学家打造出了能够反射原子的“镜子”——原子反射镜(atomic mirror)。它由仅50微米厚的硅晶体制成,表面覆盖着1~2纳米厚的铅层。整个表面起伏不超过100纳米。

       曾获诺奖的石墨烯更是只有单层碳原子结构,这意味着它的表面起伏只会在原子层面。

电子显微镜下的石墨烯薄片 | 图源:维基百科

       上面这些人造材料的光滑度还仅限于原子级别,还能更极致吗? 

       那只能找到比原子更小的微粒构成的物体。 

       浩瀚宇宙中确实有这样的存在——中子星。

中子星的艺术想象图图源:Wikipedia
       原子虽小,也是个“小宇宙”,中心是个极小的原子核,原子核又可拆分为质子和中子,而构成中子星的基本粒子正是中子,可以想象,它的致密程度将远超原子构成的物体。
       然而,没有最小,只有更小。
       中子还可以解离成夸克,一些科学家猜想宇宙中还存在着夸克星,它将比中子星更加致密。 

       还觉得不够极致? 

       恐怕只有这个能满足你了:

《三体》水滴想象图 | 图源:王壬

       用手捂住耳朵为什么会听到风声?


图源:Pixabay

       用手轻轻捂住耳朵,你会听到连续的“呼呼呼”声,如同风在耳边吹着,可一松开手,声音就消失了。 


       静止的手不会发出声音,但它可以成为声音的滤波器和放大器。 

       无论你是在室内还是室外,周围都充斥着各种声音——气流扰动、物体移动、机器运转……这些背景音混杂在一起形成白噪音,平常会被我们忽略。 

        而你捂住耳朵的手给声音制造了一个屏障,低频的声音穿透力更强,更容易穿过,一些高频声音就被滤掉了。 

同时,你的手掌和耳道之间组成了一个空间相对封闭的共振腔(谐振腔),特定波长(满足腔体长度为半波长整数倍)的声波会在其中发生共振,和自己的反射波形成驻波(频率相同但传播方向相反的波叠加),使声波振幅变大,声音就被放大了。


两束波叠加(红、蓝)后形成驻波(黑)| 图源:Wikipedia

       将你的手掌换成杯子或海螺也会有同样的效果。
     “你听!海螺里有大海的声音!”

     “不瞒你说,我手掌里也有。”


       原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/j4IOCVP6fbiofmgOFbqbBw   


稿件来源:【微信公众号“把科学带回家”