这个迷之小玩具,让科学家们玩到停不下来 | 科学DIY
本文由公众号 “把科学带回家” 提供
给孩子最好的科学教育
我们平常在科学课上学习到的化学和物理的微观过程,比如结晶和蒸发,是不是很抽象难懂?实际上这些科学现象可以用简单的玩具来演示哦!
有了今天教的玩具,你就能够更好地理解结晶和蒸发是怎么回事了。
关键概念
结晶、蒸发
材料和工具
一样大小的小钢珠若干斤(某宝有售,价格不贵),钢珠的直径越小越好(3毫米效果很不错)
比较坚固的方形透明塑料/玻璃盒子,CD盒比较容易破,建议用厚一点的材质
一根筷子
操作步骤
实验操作很简单,就是把小钢珠倒到透明的方形容器里,然后用筷子拨弄盒子里的钢珠,就可以观察小钢珠排列出的千变万化的图案啦!
实验原理
神奇的玩法:
这个精巧的玩具叫做 Atomix,最初是加拿大艺术家 François Dallegret 在1966年设计的,纽约现代艺术博物馆(MOMA)也把这个小装置收录到了馆藏中。它就像一个万花筒一样,可以排列出各种不同的形态,简直千变万化,令人目不暇接。
那么,这个玩具里有什么科学呢?
如果你注意观察细节的话,就会发现小钢珠的排列具有规律性和周期性,它们会形成正方体,三角形等形状。这就类似于原子形成的晶格。
▲ 晶格就是原子周期排列形成的小格子
你明白了吧,这个玩具并不简单,它可以模拟二维的结晶现象。另外在 Atomix 中,你不仅可以看到排列有规律的小钢珠,还常常能看见一些异常的空洞,那就是结晶过程中常常发生的晶体缺陷(crystallographic defect)。
如果你的玩具够大,你还可以观察到一个非常奇特的现象——一些钢珠在“钢珠海”表面左弹右跳停不下来,这相当于液体表面发生的蒸发现象。
用这个乍看之下并没有复杂的机械原理的玩具,你可以更好地理解结晶、蒸发等微观物理化学现象。
你在玩的时候,可以思考一下,哪种排列方式更密?哪种更疏松?钢珠可能有多少种排列方式(晶格的几何形状可以有多少种)?
亲爱的小伙伴们,
你有没有尝试“原子珠”?
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图片及参考资料来源:
https://www.physics.utoronto.ca/~phy326/spec/
https://www.youtube.com/watch?v=VLsLS74AM9o