【官方雙語】神奇的黑色火焰

在這個影片中，我將向您展示 如何製造黑色火焰。 這裡沒有什麼花招。 就像，我並沒有把顏色反轉之類的處理。 解釋它是如何運作的，真的非常酷。 在這個過程中，我們將學到一個奇怪的小技巧 玻璃吹製工藝師用來讓火焰看不見的工具。 所以我確實說過，這裡沒有任何騙人的攝影技巧。 在這段畫面中，但實際上， 事實上，它是黑白的，這有點像個詭計。 如果我把它恢復成全彩 然後關閉相機的自動白平衡功能。 你會發現一切都非常偏黃。 因為我正在照亮這片場景 其中一盞老式街燈 稱為鈉燈。 鈉燈曾長期被用於街燈 因為它們極其高效。 不幸的是，鈉燈街燈 讓一切看起來都很怪異。 你知道那個數字嗎， 燈泡的顯色指數（CRI） 它告訴你這個光源有多好。 讓顏色看起來如同其自然狀態般。 日光的顯色性指數為100， 以及一個不會讓你這樣 '%" 能夠分辨顏色的光源，其顯色性指數將為零。 而且，鈉氣燈的顯色指數為零。 但什麼讓他們在色彩呈現上如此糟糕呢 也是讓這團火焰變黑的東西 organização 你可能已經知道了。 但如果以正確的方式激發一個原子， 一個電子將躍遷至更高的軌域。 當它再次下落時， 它釋放了一個光子。 光子具有多少能量 僅是兩個能級之間的差異。 電子正在釋放它在這裡所擁有的部分能量， 並以光子的形式將其拋棄。 但由於這些軌域是量子化的， 他們的能量水平是固定的， 這意味著光子的能量 由該轉換釋放的內容將始終相同。 光子的能量決定了它的顏色。 至於鈉，真正可能的躍遷只有一種。 存在于可見光譜中的 釋放光子 約三分之一飛焦耳的能量。 而且它們呈現黃橙色。 你通常不會談論光子的飛焦耳能量， 順便一提，你通常談的是波長， 在這種情況下，590納米。 其實，對於一種元素來說，這相當不尋常。 只有一條明顯的粗線，像這樣。 例如，我這支試管裡有一些氙氣， 當我用電流激發它時 透過這個微小的特斯拉核心，你便能獲得如此迷人的色彩。 要看出那種顏色是由什麼組成的， 我也可以用棱鏡以同樣的方式 牛頓使用稜鏡來發現 那陽光由完整的色彩光譜組成。 不過，我會使用衍射光柵，而不是稜鏡。 你看到它如何將陽光分解成彩虹嗎， 就像一個棱鏡，當我把它放上去時 在我的相機鏡頭前方。 將衍射光柵放置在氙燈前方 顯示出儘管看起來是白色的， 實際上是由許多獨立的線段組成的 而不是整個光譜。 相比之下，鈉只有一條譜線。 我一直在說鈉只有一條譜線， 但這並不完全正確。 事實上，有兩條非常接近的發射譜線。 我們無法用這種設定區分出來。 不過，那件事我稍後再說。 因為我真的想解釋 這個黑色火焰東西，先從這開始。 因此，一個鈉原子會發射出一種非常特定顏色的光子 當一個電子從 3p 軌域下降時 到3s軌域。 但相反的情況也會發生。 如果你能用一個光子擊中一個鈉原子 正好有恰到好處的活力， 電子將從 3s 軌域跳躍 進入3p軌域，吸收該光子。 如果光子的能量過低， 鈉原子不會吸收它。 但同時，如果它能量過高， 鈉原子也不會吸收它。 因此，除了具有發射光譜之外， 鈉也具有吸收光譜， 這僅是發射光譜的反向而已。 憑藉這項簡單的事實，我們便能解釋那黑色的火焰。 因此，至少有兩種方式可以激發鈉原子 使它發出橙色的光。 钠灯利用電力， 說到底，這一點 實際上是關於碰撞的。 電子從陽極流向陰極 撞上那些鈉原子 這就是導致能級躍升的原因。 另一種方法是使用熱力。 那麼，我從甲醇火焰開始。 我選擇甲醇的原因在於它能燃燒。 帶著幾乎無法察覺的火焰。 我其實不想要火焰本身發出的光。 因為現在我加了一點鹽水。 火焰的熱量使鹽中的鈉蒸發。 同時激發它。 它導致價電子躍升上去。 當它回落時，會釋放出那個橙色光子， 這就是為什麼火焰呈橙色。 因此，在那火焰之中，所有的時間裡， 你有一種激動的鈉混合物 以及處於基態的鈉。 而正是這些處於基態的鈉原子 這正是讓技巧生效的原因。 因為記住，那些處於基態的鈉原子 非常擅長吸收波長為590奈米的光子。 哪些精確的光子正在被產生 在鈉燈的光線下。 當然，如果火焰在吸收光子， 它看起來會很暗。 而這通常就是解釋的結束。 但我認為有兩件事需要釐清。 你可能會有的第一個問題是，就像 好的，火焰正在吸收燈泡發出的光子。 但它也在自行產生光子。 在正常的光照條件下， 你可以看到，這團火焰產生了大量光線。 那麼，這兩件事不是互相抵消了嗎？ 嗯，答案是，我的鈉燈街燈 只是比火焰明亮得多。 因此，火焰本身產生的微量光線 相當微不足道。 但你可能更關心的問題是這個， 當一個鈉原子吸收了一個橙色光子後 從街燈處 它幾乎會立刻再次發射出來。 因此，如果發射出一個光子 每吸收一個光子， 它根本不應該看起來是黑色的。 但讓我們來思考一下，你實際上看到的是什麼。 火焰的左側 你可以看到它背後的白牆 被那橙色的光芒照得十分明亮。 你能夠看到牆壁的事實 意味著那些橙色的光子 正從牆壁朝你的眼睛移動過來， 或者在這種情況下，進入我相機的鏡頭之中。 火焰背後那段牆壁 也為鈉燈街燈照得十分明亮。 但當光子離開牆壁時 開始他們進入我鏡頭的旅程， 他們必須穿過火焰。 當他們這麼做的時候 它們會被火焰中的鈉原子吸收。 而且，確實，每吸收一個光子， 一個新的光子被發射出來。 但關鍵的是，新發射出的光子 將會朝著一個完全隨機的方向前進。 它指向的機率是 朝向鏡頭鏡頭的方向非常低。 換句話說，火焰背後牆壁上的光 四散飛濺到四面八方 留下了一片陰影。 這一切讓我想到一件非常酷的事 我朋友安德里亞·塞拉給我看的那樣， 這些玻璃吹製工佩戴的特殊眼鏡。 他們做了一件驚人的事， 而且我想親眼看看它的運作情況。 所以我去參觀了玻璃吹製師。 在倫敦大學學院。 約翰正在用噴燈加工一塊玻璃。 由於玻璃中含有一點鈉， 隨著溫度上升， 最終，部分鈉開始蒸發。 我們看到那種特有的橙色光芒。 最終它變得如此明亮 因為約翰很難看清自己在做什麼。 但看看我戴上這副特殊眼鏡後發生了什麼 在我的鏡頭前方。 那不是很驚人嗎？ 它完全阻擋了那道橙色光線， 突然間，約翰看清了自己正在處理的事物。 當我正在執行測試時 在這段影片的玻璃吹製師眼鏡上， 我意識到，我現在已經具備了所需的設備。 對這些Enchroma眼鏡進行測試 我已經攜帶多年的东西。 我已經想執行測試很久了 因為當我聽到他們的時候，我持懷疑態度。 他們聲稱能增強色覺 對於紅綠色盲的人士。 但如果有一樣東西能消除光線，該怎麼辦呢？ 幫助他人看見色彩 他們沒有相應的解剖結構？ 因此我們將測試它們的工作原理 符合Enchroma所描述的工作原理。 如果恩chroma能賣掉這些眼鏡，我相信我也能賣掉。 你們那裡還有一些老式的鈉燈街燈嗎？ 你討厭這種顏色嗎？ 你寧願什麼都看不到嗎 那你應該試試恩莫迪爾眼鏡？ 他們會徹底消除那令人討厭的橙色光暈。 請勿於夜晚駕車時使用。 晚上走路時不要使用。 好吧，那麼要弄清楚這副眼鏡 正在對頻譜進行的動作， 我們需要對此設置進行一些改進。 我之前給你看過的那個 我正在放置一個衍射光柵的地方 在我鏡頭前面。 這正是為了這個目的。 這根管子的末端有一個某種攝像頭 而在另一端，你會看到一條裂口 那裡也有一個衍射光柵。 你還可以指著那道裂口 任何你想找出其頻譜的東西。 而且它真的只是一台網絡攝像頭。 看，我可以切換到筆電內建的網路攝影機 到這個。 我其實可能會拿這個來開Zoom會議，你知道的。 但透過一些特殊的軟體， 我可以只聚焦於圖像的光譜部分。 從那裡，它會輸出一張圖表。 當我把它指向鈉氣街燈時， 你可以看到這裡有590納米。 這比我之前所做的精確得多。 但你仍然無法看到兩個獨立的峰頂。 此裝置具有解析度 約正負兩奈米的波長 但兩個鈉峰之間相距約0.6奈米。 在紅外線中還有另一個微小的峰值， 我相信這也來自於鈉。 但要驗證這一點卻奇怪地困難。 主峰兩側還有幾個小山峰。 我相信這些也來自於鈉。 但人們不會談論它們，因為 好吧，它們比起主峰弱太多了。 這台裝置內部的網路攝影機的原因是 可以看到紅外線和一點紫外線 因為，嗯，所有網路攝影機都可以。 只是它們大多都帶有濾鏡。 將那些部分遮蔽起來 但那個過濾器已被移除 來自此裝置內建的網路攝影機。 看，這是克里斯·韋斯利在拆除濾鏡。 在把它放入其中一個裝置之前。 順便說一句，這是一套非常棒的裝備。 例如，你可能會花掉大約1,000英鎊 在一台性能相當的光譜儀上， 但這個是由3D列印零件製成的 以及一個修改過的網路攝影機和一個硬紙管 少於200磅。 如果你感興趣的話， 說明欄中有一個連結至克里斯的網站。 我確實曾在UCL嘗試過使用這台分光儀， 你大概可以看出那裡有一對雙峰。 順便一提，之所以有兩條線而不是一條線，原因在於 這是因為電子自旋。 所以你可能知道，電子 具有稱為自旋的性質。 這並非古典意義上的自旋。 某物旋轉的樣子 因為電子是一種點狀粒子。 一個一維的東西怎麼會有自旋呢？ 沒有道理。 但它就像經典意義上的自旋一樣 它給出了電子的角動量。 順便一提，那是我最新的最愛 宇宙中一個深刻而奇特的事實。 一個點狀粒子如何具有角動量？ 這角動量使電子變成一個磁體。 並且由於它是量化過的， 那個磁鐵要么指向上方，要么指向下方。 那就是啟動和關閉的過程 你可能聽過的。 這導致了他們 具有微妙不同的能量水平。 但這從來就不合我的邏輯 因為它們只是彼此的鏡像。 一個人怎麼可能比另一個人更有活力呢？ 原來這與軌域有關。 你知道，就像月亮一样 可以那樣繞著一顆行星轉嗎？ 而且月亮的自轉方向可以與其公轉方向相同， 所以它們都朝順時針方向旋轉。 那是順行自轉。 或者它也可以朝相反方向旋轉 進入軌道。 那是逆向自轉。 原子也是如此。 一個軌域可以具有角動量 一個方向或另一個方向。 這會產生另一個磁鐵。 而且該磁鐵的方向相同 作為電子自旋磁鐵， 或者方向相反。 如果方向相反的話， 他們彼此之間的吸引力更強了。 這會改變能級。 這就是你得到分裂的方式。 好吧，那麼現在讓我們把陽光照進這件事裡。 順便一提，紅外線的那個下陷部分， 是氧氣的標誌。 因此我們知道大氣中的氧氣 一定在吸收那種波長 來自照射到地球的陽光。 如果我在做這個實驗，我就不會看到那個下降趨勢 在太空的真空環境中，因為我已經死了。 而且你看，如果我把玻璃吹制工的眼镜放在前面， 正好在恰到好处的位置有一個下凹處 對鈉線而言。 該缺口是通過添加而實現的 添加釹和鉺到鏡片中。 這些元素的吸收光譜 漂亮地切除了鈉線。 它也把那裡的一些綠色給剪掉了。 我想那只是某些不同的過渡效果而已。 釹和鉛。 有一件事我有點不太明白。 就像在黑焰實驗中一樣， 我們看到鈉會吸收鈉線。 那麼，為什麼玻璃吹製師會使用釓和鉺呢？ 乾脆在眼鏡裡放一堆鈉不就好了嗎？ 難道不應該很擅長吸收橙色光嗎？ 原來鈉只會發射波長為590奈米的光。 當它處於氣體狀態時。 當鈉被結合在玻璃中時， 它的發射光譜和吸收光譜不同， 這是有道理的，因為那些價電子 將以某種方式參與到這項結合之中。 但釹和鉺是不同的。 它們是鑭系元素。 結果發現，這些軌域 鋒元素中的價電子 實際上相對較小 與已經填滿的軌域相比。 換句話說，它們有點隱藏起來 周圍發生的事情。 因此，釓與鉺的吸收光譜 不受其處於氣態的影響 還是與其他物質結合 還是它屬於某個更大實體的一部分。 因此，我們終於來到關於恩chroma眼鏡的問題。 這些眼鏡有什麼功能？ 進入它們的光譜？ 所以，如果我將我的分光儀對準陽光 然後把恩chroma眼鏡放在前面， 這就是我們所看到的。 這很有趣。 你這裡有一個缺口。 而且這確實相符 根據Enchroma的宣稱。 邏輯如下。 最常見的色盲類型 源自紅色錐細胞的敏感性 而且綠色的圓錐重疊過多。 因此，如果大多數的混淆發生在 在那些吸收作用達到頂峰的時候 當它們真正重疊的時候 你可以用特製眼鏡切掉那個峰頂。 那麼也許你的紅色和綠色視錐細胞 可以區分左右兩邊剩下的部分。 這對產品適用於戶外使用， 所以他們也在降低所有東西的價格 就像一副太陽眼鏡一樣。 所以這副眼鏡正在做它所聲稱能做的事。 就其運作模式而言。 但他們是否真的能幫助色盲人士 看到他們以前看不到的顏色，是另一個問題。 我其實不太想在那件事上多加評論。 這有兩個原因。 第一，這現在是一個極其兩極分化的話題。 我不喜歡被人大喊大叫。 但另一個原因是與已發表的文獻類似 這個主題看起來並沒有特別明確的結論。 如果我必須總結文獻， 很可能並沒有證據 它們有助於色盲測試。 雖然這似乎是因為某些測試的緣故， 它幫助你能夠察覺。 但同時，還有其他測試 讓你無法感知的東西。 總體而言，你在這些測驗上並沒有進步。 極化現象的部分原因 關於恩chroma眼鏡，我想是這樣 是因為他們可疑的行銷手法。 就像這些到達時一樣， 有一張小紙條跟著它們。 建議我拍下對方的反應 他們原本 intended 的人 然後發佈到社交媒體上。 但隨後當然， 你會有發表偏誤，對吧？ 就像我拍了我侄子用這些東西一樣 而且它們並沒有產生什麼實際效果。 因此，我當然沒有把影片 posted 到任何地方。 順便一提，那大約是四年前的事了。 而那位特定的侄子如今擁有 他自己的YouTube頻道。 如果你對隱形標籤遊戲哪怕有一點點興趣， 我強烈推薦。 卡片中的連結和描述。 Enchroma聲稱這些眼鏡並無功效。 給所有色盲人士。 當然，這不僅僅是關於 通過色盲測試， 這正是文獻似乎關注的重點。 這與你的經歷有關。 當然，這錢花得值 如果你戴上它們的時候 他們會讓你因為那筆金額而更幸福。 所以你可以去配鏡師那裡。 有些光學鏡片販售商會銷售這些產品。 你可以試試看。 而且如果他們通過了幸福與金錢的測試 而且你不在乎他們可疑的行銷手段 而且你不在乎他們是否讓你更幸福 比安慰劑眼鏡更有效的一副太陽鏡 在臨床測試條件下 那麼，也許恩chromia眼鏡正適合您。 但恩莫爾迪亞眼鏡是為所有人準備的。 上帝啊，這真是影片一個很棒的結尾，不是嗎？ 真可惜，我還得繼續走下去 因為還有一件事我想告訴你。 這是一個關於本生燈的非常酷的知識。 我們在這段影片中所做的，是光譜分析。 而且這是大量新元素產生的方法 當年被發現的。 羅伯特·本生是其中一位科學家 使用該技術， 而且他會用火焰加熱他的元件。 就像我一樣，他也需要一簇火焰 幾乎不發出自身光線的 因為這會掩蓋結果。 要做到那件事，他需要一個一次性手機。 這將在點燃前將氧氣混入氣體供應中。 換句話說，那個扭來扭去的東西 本生燈的底部 被放置在那裡，是為了幫助我們發現新的元素。