不看后悔!分分钟教你做Nature子刊上的仪器

作者: 正经玩

来源: 中科院物理所

发布日期: 2017-01-14 10:16:39

本文介绍了如何使用简单的材料和步骤制作一个可以测量转速的实验装置,并提到了与Nature子刊上的一篇论文的相似之处,鼓励读者从日常生活中获取科研灵感。

前天,公众号的小编们去年会happy,席间,某老司机使用倒序的方法讲述了一个故事,由于过于精彩,引得新老司机一片掌声。那这次我们也使用倒序的方法,到后面再解释今天的实验和Nature子刊有何关系。下面,先睹为快:正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验,可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末,让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。

所需材料:一个光盘(其实小时候我用扣子玩,由于扣子四个眼相当对称所以效果很好)、一条线即可。

实验步骤:在光盘以中心对称打两个孔(使用电钻要注意安全,小朋友要家长帮助)将一条线依次穿过光盘的两个孔然后两个线头打个结下面就可以愉快地玩耍了,虽然万事开头难,不过练习一下就好了。你以为这样就完了?按以往应该就是这样了,不过这次都沾上了Nature的边了,好像不来点“科学”研究,就有点说不过去了,好,那说来就来:《让我们测量一下光盘的转速》。

自动化专业出身的小编周末时常出去给人修机器以补贴家用。

上次因为维修剩了一个硅光电池就用它来测量转速了。首先将光盘1/4部分涂黑,这样光盘不同部分对光线的反射率就不一样了。然后,焊接硅光电池到一条连接示波器的同轴线上。

接着把它们固定到烧杯上大家让一让,我要开车了(请忽略小编依然没有熨平的衬衫)轻松加愉快地测量出来光盘的转速最快达到了:184.5Hz * 60 = 11070(转/分钟)每分钟一万一千转,我感觉转地很快了无数据,无真相,下面是示波器交流耦合触发获得的转速数据。

先解释一下,光盘转速的测量原理下面是示意图,光经过光盘反射到硅光传感器上,由于1/4光盘面被我们涂黑,所以出现了像是25%低电平的PWM波。根据示波器就很容易得到光盘的转速了。对反射光也有要求,反射光源必须是“不闪烁”的,此处小编用的是白炽灯。然后,到了小编考考大家的时候了,谁能解释一下什么两根细线就可以让光盘快速转动起来?

2017年1月10号,在《自然·生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)上面有一篇论文叫:Hand-powered ultralow-cost paper centrifuge(可点开)。介绍了就是和我们上面实验类似的原理,两位斯坦福大学的生物工程师们制作了成本极低的人工离心机。我给大家来几张文章里面的图片,感兴趣的话可以点开上面的连接去看详细内容。

我们是不是也可以根据这个来点启发,用生活中常见的例子将灵感转移到科研上去,也许会有意想不到的收获。

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