冰箱的輻射大嗎？放在客廳或卧室安全嗎？| No.308_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2022-05-22 17:06
原創：中科院物理所
“微波爐輻射有害嗎？
電磁爐輻射有害嗎？”
現在終於有人問冰箱輻射有害嗎？
冰箱：我謝謝你啊
那麼問題來了
冰箱的輻射對人體有害嗎？
Q1請問，電報傳輸的是數字信號還是模擬信號?by 帝國
答：先上結論，電報傳輸的是數字信號。
簡單介紹一下模擬信號和數字信號。模擬信號是連續變化的，而數字信號是離散的。模擬信號能夠模擬自然界的物理量的變化，而數字信號一般只有高電平“1”，低電平“0”（這也是被稱做數字信號的原因）
圖片來源｜維基百科模擬信號雖然非常準確但是因為傳輸過程有大量“噪音”容易導致信號圖形發生失真，從而信息傳輸發生錯誤。而對於數字信號來説，它只有兩個參數（高電平和低電平），非常穩定，噪音的出現也不會影響數值。當然電報傳輸也要考慮了保密性，對於模擬信號其加密操作複雜，而對於數字信號因為它離散的特性便於進行加密處理。
注：數字信號和模擬信號對信息傳遞都是非常重要的，它們可以通過模擬數字轉換器，或者數字模擬轉化器互相轉化來滿足我們不同的需求。
by just_iu
Q.E.D.
Q3網上説冰箱的電磁輻射很大需要放在廚房裏，不能放到客廳裏，問題是，冰箱的電磁波或者電磁輻射有多大，會不會對人體造成影響？by 小九睡了吃吃了睡
答：簡單地説，冰箱的電磁輻射不會對人體有除了熱效應之外的任何影響。
衡量電磁輻射的指標主要有電磁波頻率和功率。根據量子力學的觀點，電磁波可以被視為許多攜帶能量的小球（光子）。頻率決定了小球的能量，頻率越高能量越高，打到人身上就越“疼”。頻率固定的情況下，功率代表了小球的數目。頻率足夠高的、會對人產生傷害的電磁波被稱作電離輻射（當然電離輻射還包括其他的高能粒子流）；頻率不太高、不會把人打“疼”的電磁波叫做電磁輻射。我們常見的無線電波、紅外光、可見光和一部分紫外光都屬於電磁輻射（下圖UV中間豎線右側的部分）。電磁輻射的用處當然很廣泛，但它們對人體的影響其實並不多。排除可見光進入眼睛引起視覺外，其他的電磁波照射在身體上，只會讓身體把它們攜帶的能量吸收，造成身體發熱，我們曬太陽覺得身上暖和就是如此。頻率一定的情況下，電磁波功率越大，對人體的熱效應就越明顯。
電磁波頻譜[1]説回冰箱。除去冷藏室裏那個總讓人忍不住想看看什麼時候熄滅的小燈，整個冰箱並沒有利用電磁輻射的地方。冰箱的核心部件——壓縮機，只是把50Hz交流電的電能轉化成機械能，並壓縮製冷劑使製冷劑放熱。電磁輻射的來源只是50Hz交流電本身。由於波源的頻率是50Hz，按照電磁理論，它發出的電磁波也是50Hz——這個頻率足夠安全，放在上圖中大概應該處在洗衣機的位置。至於功率相關的熱效應，只要你正常生活中沒有因為電冰箱的存在而覺得熱得不可接受（專門躲在冰箱散熱口把自己悶死不在此列），也沒有被冰箱燒傷灼傷，那就是安全而不必擔心的。
最後悄悄説一句：我本來想給出冰箱輻射的頻率和功率到底是多少（並不是審核大大逼我），可惜查了一圈，國家標準和某爾冰箱的説明書都沒想到冰箱還需要標註輻射值。對於日常生活中的輻射，我們真的真的真的不用太擔心。
參考文獻:
[1]Radiofrequencies and health：where are we？
by 藏痴
Q.E.D.
Q4為什麼炮彈只會在落地時爆炸，而不會在發射時爆炸?by 匿名
答：炮彈在存儲、運輸、發射的過程中不發生爆炸，只在飛行到最佳起爆時機時才爆炸，不出現早爆、遲爆、瞎火的情況……要滿足這一系列的要求，都離不開炮彈中的一個特定的部件——引信。
引信是指利用目標信息和環境信息，按照預定方式，在最佳時間和地點引爆或引燃戰鬥部裝藥的裝置。在炮彈出廠後、未使用前，引信處於保險狀態，又稱為安全狀態，可以進行安全的儲存、運輸、裝卸和發射。引信安全系統的設計有着極其嚴格的要求，例如我國要求引信安全系統至少包括兩個獨立保險件、具有延期解除保險的裝置、具有故障保險設計等。
典型引信安全系統示意圖 | 參見參考資料[2]在引信接收到環境信息（發射時的後坐力、飛行階段的空氣動力等）或武器系統自帶的信息後，引信將解除保險，隔爆機構解除隔離，進入待發狀態。在此之後，只要引信接收到目標信息或者得到起爆指令，就能引爆起爆元件，使主裝藥爆炸。
《碟中諜4》中的核彈（不過不是炮彈QAQ） | 圖源網絡引信分為觸發引信、近炸引信、時間引信、多用途引信等等。觸發引信主要依靠機械結構、力-電轉換結構，在撞擊目標時引發爆炸；近炸引信通過探測無線電、激光、紅外、聲音等信息，檢測目標位置，並在靠近目標的適當位置爆炸；時間引信則是在發射後按照預先設定的時間起爆的引信，又分為火藥引信、機械引信、電子引信等。新一代的引信還可能安裝上衞星定位系統、微電機系統等，進一步提高安全性和起爆精度。
一種典型的觸發引信機構 | 參見參考資料[2]注：炮彈一般由彈丸和發射部組成。彈丸一般由戰鬥部、穩定部和導向部組成，其中，戰鬥部又通常由彈體、裝填物和引信組成。炮彈有多個類型，主用炮彈有榴彈、穿甲彈、破甲彈、多用途彈等，還有其他用途的炮彈，如照明彈、信號彈、訓練彈等等。炮彈的種類不同，引信的種類也不同，有小口徑彈引信，中、大口徑榴彈引信，破甲彈引信等。
榴彈（左）和破甲彈（右）結構 | 參見參考資料[3]參考資料:
[1] 胡風年，潘鐵牛編著.引信技術實踐[M].北京：國防工業出版社.1989.
[2] 李世中.引信概論[M].北京：北京理工大學出版社.2017.
[3] 張相炎編著.裝甲車輛武器系統設計[M].北京：北京理工大學出版社.2019.
by 小小羊
Q.E.D.
Q5人造太陽的温度1.6億度是如何測量的？by 姚鈞嚴
答：首先補充一點信息：人造太陽如果如果特指合肥的EAST裝置的話，最高温度離1.6億度還有距離；但是託卡馬克磁約束聚變的最高温度，在美國的一個裝置上確實可以達到高於1.6億度的水平。
為高温等離子體測温確實是個很複雜的工程，相關方法也有很多。就測量等離子體內電子温度而言，方法有激光湯姆遜散射、迴旋輻射譜、X射線譜、離子探針、靜電探針、電導測量及光譜測量等等[1]。根據資料，合肥EAST裝置至少採用了激光湯姆遜散射[2]和紅外光譜測量[3]這兩種方法。
激光湯姆遜散射法的基本原理是高中物理提到過的湯姆遜散射。激光在等離子體中傳播時,將激起電子或離子作受迫振動,發出次級輻射。這種次級輻射就是高中物理提到的被電子散射以後的光子。在散射體積內的每一個電子都會參與散射過程，向光接收系統發出散射光。選定一定波長的發射激光，當波長比較短時，在散射譜上的接收功率與散射體積內的電子數成正比，散射光譜完全反映了電子無規則熱運動的特徵，根據光譜，再經過一些計算，就可以反演出該處的等離子體的電子温度[2]。
激光姆遜散射診斷系統示意圖[2]紅外線測温很像小區門口的額温槍。所有物體都會發出紅外線，而温度不同的物體所發出的紅外線特徵不同。EAST使用的紅外診斷系統在熱像儀前加了一組內窺鏡，內窺鏡前端進入了真空室，相當於給這個超大號紅外額温槍加了一個廣角鏡頭，可以收集到更大範圍內的紅外光。
EAST紅外診斷系統示意圖[3]
EAST 上的集成式內窺鏡及觀測範圍示意圖[3]參考資料：
史博, 汪衞華 等. 紅外測温診斷原理及其在核聚變裝置託卡馬克中的 應用[J]. 核科學與技術, 2015, 3(4): 140-147.
by 藏痴
Q.E.D.
Q6為什麼自己手卷的鐵絲，沒有變成彈簧呢？by Maker_Q
答：其實捲起來的鐵絲也是有彈性的，但鐵絲的彈性極限太低。
想象中的彈簧vs不是“彈簧”的彈簧（很硬的彈簧）首先，彈性來源於材料本身，也就是説捲成彈簧並不會使材料彈性增強。只是捲成彈簧後，鐵絲所佔的空間體積變小了，可以用更小的空間體積實現相同幅度的彈性形變，儲存相同的彈性勢能。
既然不是卷的問題，那肯定是材料的問題，因為彈簧是用彈簧鋼製成的。查閲資料知彈簧鋼和鐵絲的楊氏模量、泊桑比相差不大，這也就意味着如果我們用相同長度、粗細的鐵絲和彈簧鋼來製作彈簧，它們的勁度係數也是相近的。那兩者的差別究竟在哪呢？
彈性是指物體發生形變後，能恢復原來大小和形狀的性質。如果所受應力超過彈性極限，則會開始產生不可逆的塑性形變。我們把將材料拉斷的臨界值定義為抗拉強度。彈性極限與抗拉強度是彈簧最重要的指標，鐵絲成不了彈簧就是因為鐵絲這兩個指標太低。彈性極限和抗拉強度之間存在比例關係，我們就用容易測量的抗拉強度來表徵彈性極限。下面上數據。
鐵絲的彈性極限約為110-220MPa[2]。根據國標GBT343-94，普通鍍鋅鐵絲的抗拉強度為295-540MPa。一種彈簧鋼的國標如下表：
很明顯，鐵絲的抗拉強度比彈簧鋼低得多，彈性極限也更低。而且手卷的鐵絲往往比彈簧更粗，體現出來的彈性更差。即使捲成一樣的形狀，鐵絲也成不了彈簧。
參考資料:
[1]徐效謙. 彈簧鋼絲和彈性合金絲[C].全國線材深加工技術研討會會議文集,2005:72-96.
by fiufiu
Q.E.D.
Q7金屬的電阻率與温度的關係的變化規律是什麼？by 匿名
答：電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量，某種材料製成的長為1米，橫截面積為1平方米的導體的電阻，在數值上等於這種材料的電阻率。它反映物質對電流阻礙作用的屬性，它與物質的種類有關，還受温度影響。下面列出常見金屬的電阻率
實際上，固體的導電性質可以理解為電子的運動性質，電子越多，運動得越快，導電性越強。
所以固體導電可以拆解為兩部分，一部分為參與導電的載流子的數量，這部分電子越多，導電性能越強；另一部分為電子的無規則運動，與雜質/原子實的碰撞阻礙了電子的運動，碰撞越多，導電性能越弱。
對於金屬來説，最外層電子導電，升温不會激發出更多的載流子，故只會加劇自由電子與原子實的碰撞，體現為電阻增大，導電性變差。
對於半導體來説，情況變得複雜許多，升温的作用是同時增加載流子數目和其無規則運動的頻率，因此其電阻率可能增加，不變也可能減小。
硅的電阻率與温度的關係示意圖以硅為例，其導電大致可以分為三部分：
AB段，温度很低，摻雜半導體中的載流子主要由雜質電離提供，遷移率也隨温度增加而增加，所以電阻率隨温度升高而下降。
BC段，温度繼續升高，雜質已經全部電離，但是此時本徵激發還不明顯，載流子與晶格振動散射佔據主導，此時，電阻率隨温度升高而增加。
C以後，温度很高，本徵激發出許多載流子，此時載流子濃度的增加帶來的影響超過了晶格振動的影響，電阻率隨温度升高而降低。
by 岷客
Q.E.D.