科學就是要醬玩

生活科學趣談

克拉尼板(Chladni plate):主要裝置是音頻產生器、訊號放大器、喇叭、板子、細沙。藉由改變板子的振動頻率,板子上細沙的分布形狀會改變,在特定頻率,恰好能形成二維的駐波,因此產生了靜止的波節(沙子聚集處)與波腹(沒有沙子的地方),如此一來,即能創造出美麗的幾何圖案。

● 魯賓斯管(Rubens’ tube):與 肯特管 原理相同的一維駐波演示儀器,也是利用音頻產生器將音頻信號經由喇叭從管的一端向另一端發出特定頻率的縱波,當縱波到達金屬管另一端反射返回後,反射波與原入射波會產生疊加,如果此時金屬管的長度等於縱波波長的整數倍時,即會在管內形成駐波。造成管內空氣壓力產生差異,管外的火焰隨之產生高低不同的火焰,藉此來觀察駐波的波形。

● 旋轉的水柱:這是利用閃光攝影的原理,影片中的攝影機拍攝幀率(FPS)是每秒24個畫面,只要經由震動器(喇叭)迫使水管出口端所做的振動頻率調整為24Hz,那麼播放時就會呈現出靜止的Z字形水柱;當調整水管出口端所做的振動頻率降為23Hz時,基於拍下一張時水管出口端的運動位置會落後,因此播放時就會呈現出水柱逆流向上爬升的有趣現象;反之,水管出口端的振動頻率提高為25Hz,拍下一張照片時水管出口端的運動位置會提前,播放時就會呈現Z字形水柱流向下方。

● 特斯拉線圈(Tesla Coil):是一種使用共振原理運作的變壓器,由赫赫有名的科學家尼古拉·特斯拉所發明,主要用來生產超高電壓的交流電,通常由兩組耦合的共振電路所組成。特斯拉曾利用這種線圈進行過多種創新實驗,例如電力照明、螢光光譜、X射線、高頻交流無線傳送電能等現象,在電影《頂尖對決》的情節裡就把特斯拉描述成一位電學魔術

延伸閱讀

DIY Chladni plate

DIY Rubens’ tube

DIY Tesla CoilMusical Tesla Coil