一个经典的实验，揭示了物理世界的奥秘。

城市夜晚五彩缤纷的霓虹灯如何闪耀？ 国产大飞机C919如何顺利起飞？ 冬日的静电如何制造“爆头”？

浙江大学紫金港校区有一个刚刚启用的物理演示实验室，可以在音乐中回答这些问题。

实验室占地面积280平方米，内设“光学大厅”、“力热音响大厅”、“电磁学大厅”三个主题展厅。

此外，还设立了具有3D投影的多功能科普报告厅。

目前，通过厂家采购、合作研发、自主研发、师生合作开发、抄表改进和科研成果、学科竞赛转换等途径，实验室已展示实验仪器200多件，由于展示空间限制，大厅内现有展示100余件

近日，记者来到这个物理演示实验室，跟随研究人员的脚步，体验一个个经典实验，揭开了神奇物理世界的冰山一角。

辉光(产生不可思议的光现象

彩虹水滴雨断，秋高气爽，山染眉染新绿。

雨季，青山下起了新雨，红橙黄绿青蓝紫，彩虹挂在天上，在古人看来彩虹是能进入溪边喝水的神怪，但目前科学界普遍认为这是一种大气光学现象。

散发思维，拥有和彩虹相似的色彩，在夜晚的繁华街道上闪烁的霓虹灯的原理是什么呢？

带着这样的好奇心，记者来到浙江大学紫金港校园校区，绕过教学楼的回廊，满怀期待地走进了物理演示实验室的第一站——光学厅。

一进门，没想到布置在门上的万丈深渊实验给记者带来了下马威。

被透明的玻璃覆盖着，脚踩的地面黑漆漆的，看不到底。 就像星新一在小说《喂——出来》中画的无底洞，掉下去安静无声，没有回音，冷汗直流。

小心翼翼地移动，离开实验区，一边等待一边等待的研究者终于笑了起来。

“这个光井其实利用了光的反射和折射的原理。

“研究人员笑称，万丈深渊实验由半透半反镜、反射镜、设置在它们之间的岩石模型、灯光装置和底座构成。

参观者经过地面时，俯视下方，可以看到半透半反镜多次反射岩石模型形成的“万丈深渊”场景。

“生活中，有很多有趣的几何光学现象。 它离我们非常近，是物理学离我们最近的风景，在科普和物理实验教学的初期阶段可以发挥主要作用。

“有些光学大厅利用了半透射性的镀膜，有些通过曲面反射镜反射后成像，有些则利用了光的连续折射。 它们以奇异的光学景象多样地展开光的直线传播、反射、折射、透射规律，推动参观者视角的转变，引起参观者思维的发散。

辉光球是典型的实验。

辉光球又称电离子魔力球，其外观为直径约15cm的高强度玻璃球坛，球内填充有稀薄惰性气体，玻璃球中央有黑色球形电极，球底部有振荡电路板，通过电源转换器将低压直流电转换为高压高频电压施加于电极。

通电后，振荡电路产生高频电压电场，球内稀薄的气体在高频电场的电离作用下闪闪发光，产生神秘的色彩。

由于电极电压较高，产生的光为放射状的辉光。

演示开始时，研究人员关闭了光学大厅的所有光源，辉光球在黑暗中放出华丽的光辉，不断在球体内部呈弧形游动。

研究人员从抽屉里取出荧光灯，荧光灯接近辉球时，突然亮了起来。

面对这一现象，参观者显然很感兴趣。

“地球与霓虹灯和荧光灯的应用原理非常相似。

在实验中荧光灯点亮的原理是在地球周围存在高压电场。 荧光灯接近辉光球时，荧光灯的两端有电压，两者填充稀有气体时，光管中的气体电离发光。

”研究人员说。

接下来，研究人员示意记者用手指触摸全球化球。 此时，球体周围的弧线一会儿小一会儿消失，光几乎集中在手指附近，产生的弧线随着手指的触摸移动游动扭曲，随着手指的移动而晃动，很美。

研究人员解释说，地球工作时，会在地球中央的电极周围形成类似点电荷的场。

用手(人与大地相连)接触球时，球周围的电场、电位分布不均一对称，球的中心与手之间存在较大的电位差，且球中气体电离，在球与手之间形成通道，自然产生弧线沿指舞动的奇异现象

风洞实验：飞机的摇篮

探索着光学大厅的角落出来，仿佛一下子从黑暗的世界迎来了光明，力热音响大厅出现在眼前。

小飞机模型旁边聚集着参观者，有些人拿出手机从多角度拍摄视频，仿佛在参观稀世珍宝。

在研究人员的操作下，装置里的风机吹过风，嗡嗡的噪音越来越大，飞机模型突然晃动，随之飞上空中，变成了真正的“飞机”，随着气流的变化上升下降，发出惊叹的声音。

风洞实验是一种管状实验设备，用于人工产生和控制气流，模拟飞机和实体周围的气流，测量气流对实体的作用效果，以及观察物理现象。

在学术界，风洞被称为“飞机的摇篮”，“有什么样的风洞，就能做出什么样的飞机、宇宙飞船、火箭、导弹”。

研究人员表示，目前空气动力学理论的发展还不十分成熟，因此实验研究是目前唯一可靠的研究手段。

为了设计飞机、汽车、火箭，验证设计是否科学，首先要制作小模型，对其进行吹风，利用各种实验技术观测空气在模型表面的流动方式，测量模型表面的速度、压力、温度，测量涡量场、热流场等各种模型

“无论是波音747，还是国产大飞机C919，风洞实验都是必不可少的。

”

力热音响厅的妙处还不止这些。

一些演示通过看起来异常的现象来重新认识基本的物理规律。 例如，滚动到锥体上表示刚体重心在重力作用下自发下降的过程，而最速下行线表示两点之间最短路径的距离并不一定最短； 蜿蜒曲折把由摆长决定周期的单摆运动摆成了有规律的图案……所有实验都是摸不着头脑的，但都有痕迹，让人久久难忘。

浙江大学物理演示实验室负责人郑远自豪地说，力热音响厅作为自主创新的主要展区，里面摆放着许多学生自主设计制作的演示文稿。

例如多吸引子混沌电路、旋风小球演示、冠状病毒电机、多边形涡流、多级无线充电、人工海市蜃楼、超声波悬浮等。

学生作品连续六年在中国大学生物理学术竞赛全国竞赛中获得三届特等奖和三届一等奖。

浙大物理系以“以生为本”为自己的基本教育理念。

学生的优秀作品经过教师队伍的完善，可以成为教育研究类论文的主题，也可以成为进入实验课堂的教学仪器。

“师生创造力为演示实验室和基础物理实验教学带来源源不断的活水，形成可持续发展动力，为前期搭建的科研基础培训、科研能力培训和特色专业培训专业平台增添了以演示实验为载体的新平台，实现物理演示实验室跨越式发展

”郑远说。

静电实验：长发女子换发型

冬春之交，正值寒风凛冽之时。

厚厚的毛衣，在凛冽的北风中，能给人一种温暖的幸福感。

当然，毛衣上的枞树所带的静电，有的推门，有的握手，有的扶着扶手……静电“啪”地一声传到手上，我们总是提心吊胆。

刚转过电磁学大厅的拐角，站在压轴位置的静电装置一目了然。

从外面看，是一个带有银色金属光泽的大球体，没有什么特别的地方。

但现场科学家告诉记者，通电后接触球体，体验者的感受会大不相同。

同时，科研人员在装置周围拉起了黄色的警戒线。

正如预想的那样，该装置是最先在电磁学大厅演示的实验。

很多涌向黄线外的参观者都跃跃欲试，不敢向科研人员挥手，成为第一个“吃螃蟹”的人。

长发的女人成了“幸运儿”。

在科研人员的引导下，这个女人很快站在半高的绝缘台上，张开手掌，一只手紧贴着球体。

台下的参观者们目不转睛地看着她，渴望着通电后不可思议的现象。

在科幻电影里，当有人触摸静电装置时，他全身的毛都会竖起来，戴着“爆头”。

在物理演示实验室的实验中，无法想象头发一根根竖起来，猫“炸毛”的场景。

但是，随着女性将头发左右摆动，渐渐地，一些头发脱离了“大家庭”，呈放射状奔跑，变成了雄狮鬃毛般蓬松的发型。

离开静电装置后，这个女人的头发还乱蓬蓬的，过了一会儿才顺从了。

研究人员称，这种静电装置叫做范德格拉夫发电机，可以将产生的静电荷通过传送带传送到中空的金属球表面。

人可以站在绝缘的椅子上，用手推电机球形的金属套。

“通常，人是导体。 当人接触静电装置时，电荷会转移到人体中，人具有与静电装置相同的电荷。 因此，人的头发会带着同样的电荷互相排斥，轻轻地竖起来。

”

走在电磁学大厅，展台上有明暗交替的实验，引起了很多参观者的兴趣。

在短轨道上，带有两个灯泡的金属线圈相互靠近时，灯泡点亮，相互分开时逐渐变暗消失。

“这其实是我们在日常生活中普遍使用的无线能量传输技术之一。

实际上，电磁感应解决方案对技术的实现并不神秘。

研究人员表示，原线圈一定频率的交流电通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，将能量从传输端转移到接收端。

“将电和磁联系起来，不仅可以表达电磁之间的相互作用力，还可以引出电磁辐射及其携带能量和信息的概念。

”

浙江大学物理系系主任王业伍表示，示范实验室是一个以教学、交流、交流、演示为主题的综合性实验教学平台，是提高科学素质的科普基地。

”

目前，王业伍有几个小目标。 “希望物理演示实验室将理论与实验教学紧密结合，不仅将实验教学引入课堂，同时让学生参与演示实验研发和互动教学，培养学生的创新能力和合作精神。

最重要的是，它可以面向我省中小学生和公众开放，努力成为培养大众科学探索、提高大众科学素质的窗口，成为社会认可的新科普基地。

”

作者：何冬健允碧寅颜鹂

来源：浙江日报