不同元素會有不同顏色位置的譜線,光譜分析利用這個原理,分析物質元素的組成;而且廣泛應用在地質探勘、生化醫學和環境保護方面,更深入認識自然環境。
六根螺旋試管發出六種不同顏色的光,其實,這就是螢光棒發光的原理,因為裡頭都加入了草酸酯和過氧化氫,會產生一種高能量中間體的強光和化學反應,再添入不同顏色的有機螢光劑,絢麗的色彩在黑暗中,帶來視覺享受。不過這只是實驗前的開場,真正要探索的結果,其實也和光有關。
主持人撒貝寧:「到底是要用來做一個什麼實驗呢?」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「現在我們看,如果我們五個不同的物質,跟酒精放在一起燃燒,會跟酒精本身燃燒有沒有區別,我們要研究這個。」
主持人撒貝寧:「我估計跟顏色也有關。」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「咱們看。」
實驗員在五個小托盤裡加入酒精,同時將氯化鍶、硼酸、氯化鈉等五種物質和酒精充分攪拌,接著要點火觀察五個托盤會出現什麼變化。
北京化工大學英國籍教授戴偉:「好,第一個點火。」
主持人尼格買提:「開始燃燒(哇),綠色的,黃色的。」
五個托盤點火之後,燃燒出五種顏色的火焰,現場還有消防員待命警戒。
北京化工大學英國籍教授戴偉:「好看嗎?(好看)我覺得不好看,這麼小的火,你不想讓它變大一點嗎?」
主持人撒貝寧:「您還能怎麼樣啊?」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「後面準備好了嗎?好!三、二、一,噴氣!」
紅橙黃綠藍,五種顏色的火焰,隨著管路釋放出來更多的氧氣,燃燒更加劇烈,可是有人記得氯化鈉燃燒時,所產生的火焰是什麼顏色嗎?這下有點難,沒關係,再做一次實驗一起觀察。
當壓鑄無法用於熱室壓鑄工藝的金屬時可以採用冷室壓鑄,包括鋁、鎂、銅以及含鋁量較高的鋅合金。在這種工藝中,需要在一個獨立的坩堝中先把金屬熔化掉。然後一定數量的熔融金屬被轉移到一個未被加熱的注射室或注射嘴中。通過液壓或者機械壓力,這些金屬被注入模具之中。由於需要把熔融金屬轉移進冷室,這種工藝最大的缺點是循環時間很長。冷室壓鑄機還有立式與臥式之分,立式壓鑄機通常為小型機器,而臥式壓鑄機則具有各種型號。壓鑄機主要可以分為熱室壓鑄機與冷室壓鑄機兩種不同的類型,區別在於它們能承受多大的力量,典型的壓力範圍在400到4000噸之間。壓鑄過程中會出現的主要缺陷包括磨損和侵蝕。其它缺陷包括熱裂以及熱疲勞。當模具表面由於溫度變化太大出現缺陷時,就會產生熱裂。而使用次數太多後,模具表面出現的缺陷則會產生熱疲勞。
主持人撒貝寧:「我現在可以告訴大家,五號托盤重新添加的就是氯化鈉,所以大家待會兒,在看其他幾個火焰的同時,可以額外的關注一下,五號位置的壓鑄火焰顏色。」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「這是(這是正常的火焰)是氯化鍶。」
主持人尼格買提:「然後是綠色。」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「這是硼酸。」
主持人尼格買提:「第三個是橙色。」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「這是氯化鈣。」
主持人撒貝寧:「這個有點兒(淡藍色)。」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「這個是氯化銅。」
主持人尼格買提:「啊!那是黃色。」
主持人撒貝寧:「已經知道氯化鈉。」
北京化工大學英國籍教授戴偉:「噴氣!」
氯化鈉就是食鹽,燃燒的火焰呈現黃色,教授說這種實驗,在研究上具有意義。
北京化工大學英國籍教授戴偉:「酒精本身幾乎沒有顏色,但是有不同的金屬離子,或者原子在火裡面吸收這個能量,吸收不同的能量。」
中科院高能物理研究員張?南:「利用壓鑄光的這種顏色,來進行做各種各樣的事情,我們叫光譜分析。」
主持人撒貝寧:「對!」
中科院高能物理研究員張?南:「它對於我們認識世界,甚至於我們物理規律建立,都起了非常大的作用,我們知道量子力學的奠基人波耳,正是為了解釋,對太陽光子當中氫原子的譜線,建立了波耳模型,就是我們量子力學就給建立了,所以我們量子力學就是通過,光譜分析的研究來建立的。」
光譜分析不但幫助人類進一步認識環境和世界,也對醫學研究和刑案偵辦提供強而有力的幫助。