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为什么大多数激光笔都是红色的?

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说起来,激光在我们生活中的应用已经非常广泛了,超市的收银员用它们扫描你商品上的条形码,教授们用它们来吸引学生的注意力。而猫主人们则用“红点”来作为自己宠物的玩具,可以说是目前最流行的激光笔的用途。

这些我们都很熟悉的“小红点”,这让鹿角网开始思考:难道它们都必须是红色的吗?明明当自然光穿过棱镜时,它会分裂成七种组成颜色。那么,为什么大多数激光笔都只给我们提供七种颜色中的一种呢?

长话短说,主要是生产能够发出红光的激光笔比生产其他种类的激光笔更便宜。其他颜色的激光笔并不是没有被发明,只不过红色激光笔仍然是最经济的选择。因此,它们是批量生产的首选产品,更是货架上最受欢迎的产品。

那么,为什么生产红色激光笔比生产其他颜色的激光笔更便宜呢?为了了解这一点,让我们来看看这些激光笔到底是什么以及它们是如何工作的。

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激光本质上是一种具有放大亮度的高度聚焦光源。激光的英文单词是“laser”,这个词是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(受激辐射放大光)”的首字母缩写词。

当诸如玻璃、水晶、钻石等一些材料的电子被电流吸收的能量激发时,就会产生激光。被激发的电子在原子内从较低的轨道跃迁到较高的轨道。当它们回到“正常”,即基态时,这些先前被激发的电子以光子的形式释放能量。在这种相互作用过程中释放出来的所有光子往往是一致的,因而每一束光波的波峰和波谷恰好吻合,所以它们都是同样的颜色。

当更多的能量被供给到玻璃或者水晶时,一些电子被激发,这就是所谓的泵送。它们作为一个整体移动到一个更高的能态然后又回到基态。这种现象称为种群反转。人口反转会导致更大的能量爆发,从而产生一种雪崩式的光,即所谓的受激发射。这个巨大的能量爆发,集中在一个点上,变成了激光。

1960年,物理学家西奥多·梅曼在马里布的休斯研究实验室工作时,发明了第一台激光器。他的激光器使用了一根末端镀银的合成红宝石棒,切割的方式是这样的:光束会在棒内反弹,在从另一端出来之前获得亮度。这个装置发出一束窄而明亮的光波,波长为694纳米。

人们可以利用不同的方法来制造不同颜色的激光。红色激光一般使用简单的半导体二极管来产生光,它由两个半导体放在一起组成,一个在另一个的上面。在上面,我们通常会发现砷化镓,这是一种短缺的电子的材料,被称为P型半导体。底部是含硒的砷化镓,这种材料有一个多余的电子,叫做N型半导体。这两个二极管堆叠在一起,形成了所谓的PN结。

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当电流通过PN结时,来自半导体P的电子被激发并填补半导体N中的空白。PN结的顶部和底部涂有一层镀银的表面。被激发的电子释放出困在这个PN结中的光子,并继续从镀银的表面反弹。如前所述,PN结最终发生种群反转,导致受激发射,从结点以激光的形式出现。

从商店里买来的简单半导体二极管发出的光,其波长范围往往在700-800纳米之间,因此颜色从橙色到红色不等。

虽然研究表明,红色并不是最吸引人的光源,绿色才是,因为人类的眼睛对这种特定的波长更敏感。而且它发出的光比红色激光更亮,可以达到比红色激光更远的距离。

但是,为了产生绿色激光,出射光的波长必须小于600纳米。产生低波长的聚焦光束是很复杂的。

首先,一个标准的半导体二极管发出大约800纳米的激光。这种光聚焦在钕晶体上,钕晶体将其转换成波长为1000纳米的红外光束。最后,合成的光束通过一个专门的倍频晶体,然后以波长530-540纳米的绿光出现。

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很明显,生产绿色激光需要一些更专业的组件,所以红色激光作为最具成本效益的产品,现在仍然是市场上最受欢迎的激光品种。

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攀缘植物如何知道往哪儿爬?

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“我如果爱你——/绝不像攀援的凌霄花/借你的高枝炫耀自己”。如果你也读过这首著名的《致橡树》,一定不会忘记其中这个“凌霄花”的意象。

凌霄就属于攀缘植物的一种,除此以外,还有牵牛、爬山虎、紫藤、金银花等。需要注意的是,攀缘植物并不是一个植物学上的分类,而是人们根据这类植物的生长形态衍生出的形象叫法。

在植物学世界中,攀缘植物确实非常突出。它们就像顽强的杂技演员,为了生存和探索,会紧紧贴住和缠绕一切形式的支撑物。鹿角网对这类植物产生兴趣的原因在于,这类植物往往可以营造出美丽的园林造景。

总有你不知道的事,以“进化论”闻名于世的查尔斯·达尔文,曾经认真研究过这些了不起的攀缘植物,并为它们写了一整本书。

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攀缘植物依靠外部支撑结构生长,被分为缠绕类、吸附类、卷须类和蔓生类。卷须类的须子向外伸展,用来搜索生存支撑并进行附着。它们是如何得知是否有什么东西是可以攀爬的呢?它们也没有什么潜望镜,可以随时弹出来扫描周围的杆子或植物。

正是这些卷须起着至关重要的作用,它们对触摸很敏感。准确地说,是它们具有触变性,使得他们可以响应触摸所带来的刺激,从而产生相应的生长或者运动。简单说,触变性是植物生长方向因触摸到了固体物体而改变。

触变性有两种类型:正触变性和负触变性。根表现出负触变性。当根“感觉到”土壤中的物体时,它们就会远离它。这使得根部能够向可能有水的空地扩散。

而卷须的运动与根部的运动正好相反。攀缘植物的卷须表现出正触变性。当卷须感觉到固体物体时,它就会向触摸刺激所在地移动。然后它会缠绕在该物体周围并继续在其上生长,从而带动植物本体向物体弯曲并将自身包裹在支撑源上。

更加神奇的是,植物虽然不像哺乳动物那样拥有复杂的大脑神经,但它们仍然能感知周围的环境。这种意识告诉他们哪些植物可以爬上去,哪些植物应该尽量避免。

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在攀爬中遇到同类植物是很常见的。为了生存考虑,缠绕在同一物种的植物周围并没有什么好处。因为与不同物种的植物相比,同一物种的植物更容易构成威胁,它们相互更容易成为空间和资源上的竞争对手。

此外,鉴于攀缘植物本身缺乏强壮的茎来支持它们的生长,所以在同类植物中扎堆显然没有意义,就好比拿一根稻草做拐棍一样。故而,从自然选择的角度来看,远离同一物种的植物才是一个明智的选择。

根据东京大学的一项研究显示,攀缘植物可以区分自己物种的植物和其他物种的植物。他们发现攀缘植物的卷须可以识别出一种在同类植物种大量存在的化学物质——草酸盐。

当植物的卷须发现支撑物上有草酸盐时,整个植物就会后退,远离该物体。另一方面,它们并不会避开涂有琼脂糖或柠檬酸等化学物质的棍子。科学家认为,这种感知化学物质的能力可能在这类植物中很普遍。

由此可见,攀缘植物应该比我们想象的要复杂得多。它们不仅可以根据触摸刺激改变生长方向,还可以识别出它们打算攀爬的这个支撑物是否属于同类物种。并且,还有些植物会根据树干的直径来选择是否将其作为支撑。例如,紫藤不会选择爬到另一株直径超过 15 厘米的植物上。

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为什么当鸟儿站在树枝上睡觉时不会掉下来?

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生活中有些最简单的谜题却是最难解开的,比如说,鸟为什么能够站在树枝上打盹儿?当它们栖息乃至倒挂在树枝上的时候,看起来是如此的摇摇欲坠。更别说还有黄嘴牛椋鸟这样的高级选手,能够呆在长颈鹿的腋下和犀牛的脸上!

首先,让我们来了解一下鸟类是如何睡觉的,因为它们的睡眠方式和我们人类不太一样。

基本上,鸟类的睡眠时间比我们要少得多,所以它们的睡眠方式几乎可以称之为小憩。与鸟类相比,人类以及许多哺乳动物的睡眠周期更长。快速眼动睡眠是我们处于深度睡眠时,也就是我们做梦时的睡眠周期的一部分,这一过程在哺乳类动物中往往会持续几分钟,但鸟类却只有不到10秒。

不仅如此,鸟类还可以调节自己的睡眠强度。它们可以让一侧大脑保持清醒,所以有时候你可能会发现鸟儿只睁开一只眼睛。睁开的那只眼睛与相反一侧的大脑半球相连,如果它们睁开了右眼,则意味着大脑的左半球是清醒的,反之亦然。这种轻巧灵活的睡眠方式使鸟类可以在片刻之间从捕食者的眼皮下逃离,哪怕是它们正在打盹。

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当然啦,并不是所有的鸟都栖息在树枝上。例如,鸵鸟,地球上最大的鸟类,它们可能一辈子也学不会爬树的。大多数不会飞的鸟睡在地上,藏在树叶中,或者把头埋在沙子里。还有火烈鸟,它们单腿站在浅水里睡觉。

为了入睡,鸟的身体会经历一系列的生理变化。其中一个变化就是肌肉变得不再那么僵硬。这是由于大脑对肌肉运动的控制减弱,以及其他各种生理变化造成的。

当它们的肌肉变得软弱无力时,要站在树枝上并且保持完美的平衡并不容易,如果你试过站在火车上睡觉,就会明白这一点。

鸟类是通过“锁定”它们的爪子来对抗这种变化的。当一只鸟蹲下时,它的爪子会自动弯曲并紧紧地抓住树枝。直到腿伸直,爪子才会松开。这种锁定的发生是由于它们的屈肌腱在腿部,当膝盖和脚踝弯曲时,屈肌腱拉伸,从而使爪子弯曲。

锁定机制的发生还有另外一个原因,那就是鸟类覆盖肌腱的组织表面粗糙,而在大多数其他动物中它是光滑的。粗糙的表面在肌腱和腱鞘之间产生摩擦,有助于将腿固定在合适的位置。

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这种所谓的“自动栖息机制”是大多数鸟类的一个特征,让它们可以紧紧抓住树枝,而不用担心失去抓力而掉下来。不仅仅是直立栖息的鸟类受益于这种绝妙的特性,鹦鹉这种会倒挂着睡觉的家伙也是如此。

锁定机制在其他方面也很有用。例如,对于掠食性鸟类来说,在飞到安全的地方进食之前,能否紧紧抓住猎物就决定了是吃饱还是挨饿。它还可以帮助鸟类攀爬、游泳和涉水。

总有你不知道的事,虽然在不同的鸟类物种中都发现了这样的机制,但欧洲椋鸟睡觉时并不使用锁定机制。研究人员发现,这些鸟的膝盖只是轻微弯曲,不足以让锁定机制发挥作用。

欧洲椋鸟的脚趾大部分是不弯曲的,当它睡觉的时候,它在脚的中部的肉垫上保持平衡。此外,当这些鸟被麻醉时,它们无法在树枝上保持平衡。

这些结果表明,鸟类能在睡觉时保持平衡,也并不仅仅依靠简单的蛮力抓握。

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如果没有被动和自动的栖息机制,鸟类的肌肉就需要有一定的硬度。有一些证据表明,鸟类在需要的时候不会完全放松肌肉。对鹅和火烈鸟等鸟类的研究表明,鸟类在需要时可以保持一些肌肉僵硬或张力。这可能与鸟类能够保持一个大脑半球清醒有关。鸟类保持平衡所需要的肌肉张力很小,有时单腿也可以。

不过,除了肌肉张力,可能还有其他一些系统在起作用。而关于鸟类如何在睡眠中保持平衡,是由哪些神经和生理机制在操纵这种行为的,目前尚无结论。

不过,总有你不知道的事,一项有趣的研究发现,鸟类,尤其是那些习惯栖息在树枝上的鸟类,在靠近臀部的地方有一个独特的平衡器官。用科学术语来说,这个器官叫做腰骶,除了大脑中的前庭系统外,它也可以让鸟类保持平衡。因此,如果一只鸟在休息时把头缩起来,那么它的臀部平衡器官就会起作用。不过这纯粹是猜测,还没有任何实质性的证据。

研究鸟类睡眠有它自己的挑战。首先,鸟类是一个多样化的、兼收并收的群体。它们的身体、生理和行为可能因研究的物种或基因而有很大的不同。睡眠周期的差异也很大。

甚至当我们考虑到自动栖息机制时,鸟脚的形状也起了作用。不同鸟类的脚适应不同的用途,所以它们站立的方式和脚的动作也可能不同。

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我们虽然还不知道整件事情背后的全部原因,但不可否认的是,鸟类每天都能做到这种平衡是多么了不起!

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为什么在臭袜子上喷香水会让它更臭?

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我知道,肯定有人不喜欢洗袜子,甚至把穿过的袜子堆在那里,等到要出门的时候,才突然意识到自己没有干净袜子可以换了,只好把脏袜子又拿起来穿!

先不要急着否认,其实我们大多数人在人生的某个时刻都做过这件不太光彩的事情——捡起一双穿过的、没洗的袜子套在脚上。你自己不说出来,那就没人知道,唯一的问题是,如果你不幸有脚臭的话,可能会比较灾难。

你当然可以选择向它们喷除臭剂或者香水,这样也确实可以抑制臭味,但几个小时后,恶臭又回来了,并且是更为猛烈地反弹!

但是为什么会这样呢?为什么除臭剂和香水会让袜子更臭?在讨论这个问题之前,让我们先退后一步,看看问题的根源,也就是,为什么穿过的袜子会臭?

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总有你不知道的事,即使到现在,臭袜子的气味仍然是研究的对象,因为它相当……有趣。

臭袜子的臭味来自氨、脂肪酸和乳酸的“芳香”组合。更具体地说,这些化学物质是由积聚在我们脚上的细菌活动释放出来的。

你看,平时我们的脚一直被限制在鞋子里,当你穿着鞋四处走动时,汗液就会积聚。这个温暖、半封闭、潮湿的区域成为数百万细菌的繁殖地,这些细菌在这样的条件下繁衍生息。它们以死皮和汗液为食,并排泄出有机物,从而产生特有的恶臭。

事实上,这也是为什么你身体的任何一个部位被覆盖并且温度较高时,就会产生难闻的气味。因为这一系列的条件促进了你身体的那个特定区域的细菌生长。

因为喷香水会让人闻起来觉得香,所以在一双特别臭的袜子上喷香水可以消除臭味看上去似乎非常合乎逻辑。诚然,效果确实有,但只会持续很短的一段时间,之后气味就会回来,而且状况会更糟。

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喷除臭剂或香水只能暂时用它本身的强烈气味来掩盖臭味,但它无助于解决问题的根源——细菌。

随着时间的推移,香水的强烈气味开始消退,但散发难闻气味的源头却完好无损,完全不受影响。如果你使用的香水没有抗菌作用,那么臭袜子里的细菌就会从中滋生并繁殖更多的细菌,所有这一切都会加重气味。

现在我们已经清楚地知道了为什么用香水喷臭袜子效果不太好,接下来可以谈谈如何彻底么摆脱臭味。

袜子上的臭味可以通过多种方法来解决,首当其冲的好方法当然是,洗!前面说过,穿过的袜子通常会成为细菌的滋生地,因为它们以水和有机物的形式为细菌提供了大量的食物。当你洗袜子的时候,基本上就是在清理和消毒,这个过程消除了细菌的生长。

你也可以在常穿的鞋子和袜子上喷洒消毒剂。虽然这不能完全阻止细菌的生长,但似乎确实能让袜子不那么臭。

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因为出汗或其他原因,一般袜子越潮湿,它们就会变得越臭。因此,尽量保持袜子干燥。此外,如果因为下雨或者在水里玩把鞋子弄湿了,到家后尽快把鞋子脱下来,然后晾干它们。

臭袜子现象往往是脚臭的结果。所以,如果仔细想想,臭脚才是整个问题的根源。

养成每天至少洗一次脚的好习惯,可以的话用温和的肥皂进行彻底清洗。然后至少准备两双以上的鞋,隔天交替穿,这样每双鞋在再次使用前都有时间完全晾干。

另外,鹿角网这里还有一种摆脱袜子臭味的终极大法,不知道你们需不需要。

由于臭味的来源是袜子里的细菌生长,所以如果你能设法阻止它,那么你的袜子就不会发臭了。你可以把有问题的袜子放在塑料袋里,使它密封、防水,然后冷冻。

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当然啦,这只是一个应对与脚臭者共同生活的家庭临时补救措施,虽然效果立竿见影,但听上去更像是个笑话,因为实际上只需要洗一下袜子就能解决问题。

臭袜子是世界上大多数人每天都要面对的问题,但你可能不知道,臭袜子在某些方面还有一些奇怪的好处。其中一个相当好的优点是它们能吸引蚊子,而且由于臭袜子在这方面的优势,它们已经被用于疟疾高发地区的蚊子控制实验。

但这并不是你用臭袜子来折磨周围的人的借口。防止袜子发臭的最好办法就是定期更换干净的袜子,然后及时清洗脏袜子。在臭袜子上喷洒除臭剂和香水也许能暂时掩盖臭味,但它一会像灰太狼飞向天边时留下的那句话一样:我一定会回来的!

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