“妈妈,为什么今天我的琴声变小了?”
“妈妈,为什么小孩子不能玩激光笔?”
“妈妈,我们能不能像风筝一样飞起来?”
“妈妈,一毫米真的有月亮那么大吗?”
......
年幼的孩子们面对未知的世界
总是提出一个个奇怪又有趣的问题
每一位母亲
都是孩子成长路上的第一个启蒙老师
她们不是超人
却为了孩子们变得无所不能
她们耐心解惑,循循善诱
应对着孩子们的“十万个为什么”
吴婧
北京大学物理学院 技术物理系 核物理与核技术国家重点实验室 工程师
2012年至今主要负责技术物理系、核物理与核技术国家重点实验室科研项目管理等工作。
“孩子喜欢鸟,一起在户外自然环境中观鸟,真的可以让人放松下来,逐渐也会更留意身边的小美好,在工作中也不会那么急躁。”
——吴婧
“我的妈妈有时候有点凶但还是很好的妈妈,平时我喜欢和妈妈一起听歌,做手工,画画等等。妈妈经常在电脑前忙忙碌碌的,还要开会。母亲节我想对妈妈说:‘祝妈妈睡个好觉,做个好梦。’”
——果冻
晌午的未名湖与石舫
在阳光下熠熠生辉
宛如一幅宁静而生动的画卷
吴婧带女儿来到石舫上
弹奏尤克里里
果冻问妈妈:
“为什么我感觉今天的琴声变小了呢?”
1,什么是声音?
声音就是一种我们耳朵能感受到的东西,由一些叫做“声波”的东西组成的,它们就像是小小的波浪让周围的空气振动,从而产生了声波。声波在空气中传播,当声波碰到我们的耳朵时,就会让我们听到声音。
2,声音是被听见的
声波在空气中传播,就像接力赛一样,它们会把声波传递给离你更近的空气分,这些空气分子又会传递给更近的空气分子,一直传递下去。
最后这些声波传递到你的耳朵时,它们通过耳膜震动会带动其后面的三根听小骨(人体最小的骨头)一起运动,这些听小骨就像是小小的电话听筒一样,会把声波转换成你可以听到的声音信号。然后,这些声音信号会传递给大脑进行分析,你就能听懂别人在说什么啦!
3,为何同样的琴声在湖边弹就感觉比在家里弹的声音小?
这里就要提到声音的反射、折射和衍射,当声音遇到不同的东西时,它会发生一些有趣的变化。
声音的反射:想象一下你在一个空旷的房间里大喊一声,你会听到自己的声音反弹回来,就像球碰到墙壁会弹回来一样。这就是声音的反射。当声音遇到墙壁、地面或其他障碍物时,它会反弹回来,我们就能再次听到它。
声音的折射:当声音从一种介质(比如空气)进入另一种介质(比如水)时,它的速度会改变,就像光从空气进入水中一样。这时,声音的方向也会改变,就像光线在水面上弯曲一样。这就是声音的折射。
声音的衍射:当声音遇到一个小孔或障碍物时,它会绕过这个障碍物继续传播,就像水绕过石头一样。这就是声音的衍射。就像你能听到隔壁房间的声音,即使你看不到声音是怎么过去的,这就是因为声音可以绕过障碍物传播。
所以,在湖边弹琴时,湖边通常比较开阔,没有像家里那样的墙壁或障碍物来反射声音,声音在湖边传播时受到的阻碍比较少,也更容易散失,导致你听到的琴声变小(声音的反射)。另外,声音还会传播到湖水的深处。湖水会吸收一部分声音,就像海绵吸收水一样。所以,当声音被湖水吸收后,你听到的琴声就会比在家里弹的时候要小一些(声音的折射)。
林晨
北京大学物理学院 重离子物理研究所 研究员
2013年起任职北京大学物理学院研究员,博士生导师。主要研究方向为激光加速器和加速器控制系统。
“孩子是我人生最重要的成就。伴随着他们长大,几乎每天都有新的惊喜和‘惊吓’,这也让我深深体会到了创造生命,哺育生命,引导生命的宝贵。”
——林晨
“在我眼里,妈妈很爱我也很严格。她总是在帮我改正缺点,虽然方法有点‘暴力’,但是还能接受。因为我知道,她是真心爱我的。我生病的时候,难过的时候,考试不好的时候,我就想找妈妈说说话。我喜欢和她一起读书,吃饭,看电视,散步。我知道,妈妈的工作很辛苦,每天需要教学生,在实验室里做实验,还要一直敲键盘。我想祝妈妈母亲节快乐!对她说一句:‘妈妈,我爱你!’”
——豪豪
当夜幕降临
林晨脱下实验室外衣赶回家里
豪豪在门口迎接她的归来
邀请妈妈陪他一起玩激光笔
林晨制止了弟弟随意摆弄激光笔的行为
豪豪不理解地问:“为什么弟弟不能和我一起玩激光笔呢?”
1,什么是激光?
激光是20世纪以来人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。不同于手电筒的光向四面八方散开,激光笔会发出一直向前延伸的光线,直到它碰到某个物体。激光笔的光线非常集中,非常强烈。这也是为什么激光能够在很多领域被广泛应用,比如打孔、切割、雕刻等需要高精度和高强度光线的工作。
2,激光是如何产生的?
当我们按下开关时,会有电流传过增益介质,介质里的电子变得活跃,这些小颗粒在跳跃的过程中,会获得相同的频率和相位。好比一群小朋友在一块唱歌,大家的节奏和音调都一样,随着加入人员的增多,我们的歌声也会变得越来越洪亮。当光子的数目多到一定程度的时候,它们会一同在激光笔的前端发射出来,这也就是我们看到的很强的光。
3,激光在操作不当时对眼睛有哪些危害?
首先,激光可能会让我们的视力变得模糊,甚至下降,这样我们就看不清楚东西了。其次,激光可能会伤害我们的视网膜,就像烧伤一样。如果视网膜被烧伤了,可能会导致我们失明,也就是说再也看不见这个世界了。最后,激光还可能会引发角膜炎,这是一种眼睛发炎的疾病,会让我们的眼睛非常疼痛、发红,还会不停地流泪。
李婧
北京大学物理学院 大气与海洋科学系 长聘副教授、博士生导师
2006年本科毕业于北京大学,2011年博士毕业于哥伦比亚大学,2015年起任职北京大学物理学院大气与海洋科学系。主要研究方向为大气遥感与大气辐射。
“与孩子相处,可以暂时脱离繁忙紧张的科研工作,刷新一下大脑,小朋友经常有不一样的视角。在和她交流的过程中,我也学会了如何更好地和别人沟通,如何把难懂的科研问题讲的简单清楚。”
——李婧
“我的妈妈很漂亮,一般情况下也挺温柔的,但是有时候会发脾气。我喜欢和妈妈去公园玩,一起看书。妈妈是做大气研究的,我未来也想和妈妈一样,当北京大学的老师。我很想和妈妈说:‘妈妈,母亲节你还上班吗?能带我出去玩吗?’”
——懿懿
在燕园的草坪
李婧带着刚放学的女儿
趁着东风,把风筝放上了蓝天
看着自由翱翔的风筝
懿懿问:
“我们能像风筝一样飞起来吗?”
1,风筝是怎么飞起来的?
当风筝被抛出并暴露在风中时,空气会流过风筝的覆盖物并产生压力,这个压力被称为“升力”,即向上的气压减去向下的气压,它是风筝能够飞起来的关键。升力的大小取决于风筝的形状、大小、重量和风速等因素,当风速增加时,升力也会增加,因为更多的空气流过了风筝的覆盖物。
一个设计良好的风筝,如拥有凸起的中央部分,即弯曲的形状,这种形状可以在空中产生更大的升力,并稳定地飞行。
2,什么是风?
空气是由很多很多看不见的小小的气体分子组成,它们就像一群不停在动的小精灵,进行着水平运动。当太阳照射到地面时,热的地方空气上升。有的地方比较冷,空气下沉,空气就会从冷的地方补充到热的地方,这种空气的移动,就产生了“风”。
3,我们能像风筝一样飞起来吗?
我们人类太重了,没有足够的升力让我们像风筝那样飘在空中。
虽然我们不能像风筝那样飞,但是人类发明了很多东西来帮助我们更接近天空。比如,我们可以坐飞机,坐热气球,甚至将来可能还有更酷的方式让我们在空中飞翔。
马秀梅
北京大学物理学院 电子显微镜实验室 高级工程师
2011年至今在北京大学物理学院电子显微镜实验室校级公共平台工作,主要负责透射电子显微学相关的实验课教学、实验设计、技术指导、仪器管理与维护、仪器培训等工作。
“与孩子的相处让自己重新体验了一次长大的过程。”
——马秀梅
“我的妈妈在我眼里是全方面满分的妈妈。我们经常一起做很多事,比如看书、参加各种活动、出去游玩……我以后也想象妈妈一样做一名老师。我想对妈妈说:‘妈妈节日快乐!我准备了神秘大礼哦!’”
——乐乐
乐乐在妈妈的办公室写作业
写着写着便拿着放大镜
仔细地观察起了手里的尺子
他转过头向妈妈提问:
“一毫米真的有月亮那么大吗?”
1,放大镜和电子显微镜的区别?
放大镜就像一个能够把物体放大很多倍的超级眼镜。但是,对于一些非常小的肉眼看不到的物体,比如细菌和病毒等,我们就需要用电子显微镜来看了。而电子显微镜用波长极短的电子束作为照明源来放大成像。由于电子波长非常短,所以电子显微镜的放大倍率非常高,能够看清纳米甚至皮米级的物质。
2,了解微观世界的测量单位
电子显微镜下的微观世界是一个令人惊叹的奇妙世界,在这个世界里,我们用一种特殊的单位来测量大小,叫做“纳米”。纳米是一个非常非常小的长度单位,1纳米=10-6毫米=10-9米,也就是说1纳米放大100万倍后,才能达到1毫米的大小。
想象一下,你站在一个房子里,房子的高度视为1纳米,在这种情况下,一毫米将是一个巨大的距离,足以容纳100万个这样的房间堆叠起来。
(来源/北京大学)