清華記憶點滴-實驗課

學理工的光上課不行，還要做些實驗。實驗幫助理解，加深記憶。時間久遠了，早記不清做過多少實驗，但不少。

在科學館做過光學實驗。黑乎乎的房間一束光經過三棱分光鏡就分成七色光譜。放塊光柵，射來的光束就拉成長長的一溜間隔分明的光譜。找到鈉燈發出的一些特征譜線後根據譜線表和看到的譜線位置可以發現那條譜線是哪種元素發出的。把一麵平的放大鏡倒扣在玻璃板上，用單色光一照，牛頓環出現了。高深的光學理論就在奇妙的光學實驗中記住了。

學過力學後就做了光彈性實驗。按受力的東西用有機玻璃做個模型到機器上一拉，有機玻璃上出現花紋。把力加大，花紋在變化。哪裏應力大哪裏應力小，看不見的應力分布一眼就可看出。

電機電子學的實驗要接線，有時還有點亂。一次做電機實驗，調壓器，電機，電表，閘門一大堆。連起來後認為沒接錯，請實驗員來查。他馬馬虎虎一看，說可以了。合閘後一調電壓，線路冒煙燒起來了。趕快拉閘滅火，實驗員過來一頓臭罵。真不知這責任應算誰的？算我們的？你實驗員查的算什麽？算實驗員的？這麽多組學生同時在做實驗，而且線拉得像蜘蛛網，誰查得清？到頭也不知哪根線接錯了，隻是我們被罰下午到實驗室幹了幾天活。

做得最多的是高壓實驗。高壓實驗接線簡單，但危險，特別是高壓電容器。放電後往往還會放出殘餘電荷。當時沒電了，幾天後又有了，還可以保留很長時間。老師千交待萬囑咐，進了高壓實驗室，不管有沒有接電源，要先要用接地杆放電。不用的電容器要短接。薛先生邊說邊做邊往裏走，轉身蹭到一個沒有短接的電容器，馬上“哇”的一聲彈開-中電容器殘餘的招了。言教身不教，以身試法。

有一個實驗是研究和金屬板平行的導線在直流高壓下空氣擊穿電壓和距離的關係。關燈後一聲鈴聲和“準備“的吆喝後就開始實驗。實驗從小距離開始，在喊了聲“升壓”就用調壓器升壓。隨著一道電閃和“叭“的一聲，導線和金屬板間的空氣間隙擊穿了。記下距離和電壓，也在方格紙上標出。重複三次，擊穿電壓略有不同，在允許的誤差範圍中。記下，算平均值。加大距離，繼續實驗。方格紙上的軌跡直線往上爬升。距離加大到某個值以後突然變了，電壓到了按前麵實驗推出的電壓時沒有擊穿，而是導線周圍出現一層淡藍色的光暈和聽到輕微的“滋滋”聲。要加到更高的電壓間隙才“叭”的一聲擊穿。這是電暈，記下發生電暈的電壓和擊穿兩個數據，標明現象。

繼續做下去，圍著導線的電暈不斷增加，細細的導線成了電暈的園柱。滋滋聲大了，依然祥和。擊穿電壓和電暈電壓之比越來越大，放電的吱喳聲也越來越大，電暈的園柱中出現閃光和霹靂吧啦聲。擊穿電壓不隨距離的加大而加大，而是減少了。擊穿電壓在駝峰隨後距離增加減少了。最後擊穿電壓回歸於安前一次電暈電壓推出的數值。做過尖對板在不同極性的直流高壓下的擊穿實驗，同樣的電極負高壓加在尖上的擊穿電壓就是比正極性時高，而且高得不少。奇特的實驗結果要解釋，學過的電子崩流注理論用上了，用電子雲理論就解釋清楚了。

也有解釋不清的高壓實驗，比如在衝擊電壓下的擊穿電壓，那分散度往往不是百分之幾而是幾十。那隻好怪那些看不見摸不到的宇宙線和電極表麵的燒蝕了。解釋高壓放電有時有點詭辯。不信，誰能預測雷雨天下一次閃電往哪個方向打去？

許多高壓實驗是在暗室中做的。電暈下的材料老化實驗，電壓不很高，電暈聲不大，微微的藍光下一片祥和。時間在流逝，黑暗催人入睡。隔離網裏有一片搖曳的羽毛，伸手去摘。突然想起那裏是要命的高壓，及時縮回保住小命。

有些實驗是用模擬電路來做的。有一個過電壓的實驗，用了電容電感電阻和旋轉開關來模擬。開關周而複始重複著，然後用示波器來看。各個波形都可解釋，唯獨最後一個波形不是實驗要的。得搞清，回宿舍就辯開了。和老跳辯起來。我說最後的那個波不是我們要的，應除掉。老跳說波在那裏，不能除。誰也不服誰，都快打起來了。最後兩人都沒錯。我的“對“在那波是實驗範圍以外的複位雜波，應從實驗報告中去除。老跳的“對“也在那是實驗範圍外的複位雜波，但設置實驗的老師應設法避免。白鬥一場。

 

庸貓，2017年1月2日。