冰箱的辐射大吗？放在客厅或卧室安全吗？| No.308_风闻
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2022-05-22 17:06
原创：中科院物理所
“微波炉辐射有害吗？
电磁炉辐射有害吗？”
现在终于有人问冰箱辐射有害吗？
冰箱：我谢谢你啊
那么问题来了
冰箱的辐射对人体有害吗？
Q1请问，电报传输的是数字信号还是模拟信号?by 帝国
答：先上结论，电报传输的是数字信号。
简单介绍一下模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的，而数字信号是离散的。模拟信号能够模拟自然界的物理量的变化，而数字信号一般只有高电平“1”，低电平“0”（这也是被称做数字信号的原因）
图片来源｜维基百科模拟信号虽然非常准确但是因为传输过程有大量“噪音”容易导致信号图形发生失真，从而信息传输发生错误。而对于数字信号来说，它只有两个参数（高电平和低电平），非常稳定，噪音的出现也不会影响数值。当然电报传输也要考虑了保密性，对于模拟信号其加密操作复杂，而对于数字信号因为它离散的特性便于进行加密处理。
注：数字信号和模拟信号对信息传递都是非常重要的，它们可以通过模拟数字转换器，或者数字模拟转化器互相转化来满足我们不同的需求。
by just_iu
Q.E.D.
Q3网上说冰箱的电磁辐射很大需要放在厨房里，不能放到客厅里，问题是，冰箱的电磁波或者电磁辐射有多大，会不会对人体造成影响？by 小九睡了吃吃了睡
答：简单地说，冰箱的电磁辐射不会对人体有除了热效应之外的任何影响。
衡量电磁辐射的指标主要有电磁波频率和功率。根据量子力学的观点，电磁波可以被视为许多携带能量的小球（光子）。频率决定了小球的能量，频率越高能量越高，打到人身上就越“疼”。频率固定的情况下，功率代表了小球的数目。频率足够高的、会对人产生伤害的电磁波被称作电离辐射（当然电离辐射还包括其他的高能粒子流）；频率不太高、不会把人打“疼”的电磁波叫做电磁辐射。我们常见的无线电波、红外光、可见光和一部分紫外光都属于电磁辐射（下图UV中间竖线右侧的部分）。电磁辐射的用处当然很广泛，但它们对人体的影响其实并不多。排除可见光进入眼睛引起视觉外，其他的电磁波照射在身体上，只会让身体把它们携带的能量吸收，造成身体发热，我们晒太阳觉得身上暖和就是如此。频率一定的情况下，电磁波功率越大，对人体的热效应就越明显。
电磁波频谱[1]说回冰箱。除去冷藏室里那个总让人忍不住想看看什么时候熄灭的小灯，整个冰箱并没有利用电磁辐射的地方。冰箱的核心部件——压缩机，只是把50Hz交流电的电能转化成机械能，并压缩制冷剂使制冷剂放热。电磁辐射的来源只是50Hz交流电本身。由于波源的频率是50Hz，按照电磁理论，它发出的电磁波也是50Hz——这个频率足够安全，放在上图中大概应该处在洗衣机的位置。至于功率相关的热效应，只要你正常生活中没有因为电冰箱的存在而觉得热得不可接受（专门躲在冰箱散热口把自己闷死不在此列），也没有被冰箱烧伤灼伤，那就是安全而不必担心的。
最后悄悄说一句：我本来想给出冰箱辐射的频率和功率到底是多少（并不是审核大大逼我），可惜查了一圈，国家标准和某尔冰箱的说明书都没想到冰箱还需要标注辐射值。对于日常生活中的辐射，我们真的真的真的不用太担心。
参考文献:
[1]Radiofrequencies and health：where are we？
by 藏痴
Q.E.D.
Q4为什么炮弹只会在落地时爆炸，而不会在发射时爆炸?by 匿名
答：炮弹在存储、运输、发射的过程中不发生爆炸，只在飞行到最佳起爆时机时才爆炸，不出现早爆、迟爆、瞎火的情况……要满足这一系列的要求，都离不开炮弹中的一个特定的部件——引信。
引信是指利用目标信息和环境信息，按照预定方式，在最佳时间和地点引爆或引燃战斗部装药的装置。在炮弹出厂后、未使用前，引信处于保险状态，又称为安全状态，可以进行安全的储存、运输、装卸和发射。引信安全系统的设计有着极其严格的要求，例如我国要求引信安全系统至少包括两个独立保险件、具有延期解除保险的装置、具有故障保险设计等。
典型引信安全系统示意图 | 参见参考资料[2]在引信接收到环境信息（发射时的后坐力、飞行阶段的空气动力等）或武器系统自带的信息后，引信将解除保险，隔爆机构解除隔离，进入待发状态。在此之后，只要引信接收到目标信息或者得到起爆指令，就能引爆起爆元件，使主装药爆炸。
《碟中谍4》中的核弹（不过不是炮弹QAQ） | 图源网络引信分为触发引信、近炸引信、时间引信、多用途引信等等。触发引信主要依靠机械结构、力-电转换结构，在撞击目标时引发爆炸；近炸引信通过探测无线电、激光、红外、声音等信息，检测目标位置，并在靠近目标的适当位置爆炸；时间引信则是在发射后按照预先设定的时间起爆的引信，又分为火药引信、机械引信、电子引信等。新一代的引信还可能安装上卫星定位系统、微电机系统等，进一步提高安全性和起爆精度。
一种典型的触发引信机构 | 参见参考资料[2]注：炮弹一般由弹丸和发射部组成。弹丸一般由战斗部、稳定部和导向部组成，其中，战斗部又通常由弹体、装填物和引信组成。炮弹有多个类型，主用炮弹有榴弹、穿甲弹、破甲弹、多用途弹等，还有其他用途的炮弹，如照明弹、信号弹、训练弹等等。炮弹的种类不同，引信的种类也不同，有小口径弹引信，中、大口径榴弹引信，破甲弹引信等。
榴弹（左）和破甲弹（右）结构 | 参见参考资料[3]参考资料:
[1] 胡风年，潘铁牛编著.引信技术实践[M].北京：国防工业出版社.1989.
[2] 李世中.引信概论[M].北京：北京理工大学出版社.2017.
[3] 张相炎编著.装甲车辆武器系统设计[M].北京：北京理工大学出版社.2019.
by 小小羊
Q.E.D.
Q5人造太阳的温度1.6亿度是如何测量的？by 姚钧严
答：首先补充一点信息：人造太阳如果如果特指合肥的EAST装置的话，最高温度离1.6亿度还有距离；但是托卡马克磁约束聚变的最高温度，在美国的一个装置上确实可以达到高于1.6亿度的水平。
为高温等离子体测温确实是个很复杂的工程，相关方法也有很多。就测量等离子体内电子温度而言，方法有激光汤姆逊散射、回旋辐射谱、X射线谱、离子探针、静电探针、电导测量及光谱测量等等[1]。根据资料，合肥EAST装置至少采用了激光汤姆逊散射[2]和红外光谱测量[3]这两种方法。
激光汤姆逊散射法的基本原理是高中物理提到过的汤姆逊散射。激光在等离子体中传播时,将激起电子或离子作受迫振动,发出次级辐射。这种次级辐射就是高中物理提到的被电子散射以后的光子。在散射体积内的每一个电子都会参与散射过程，向光接收系统发出散射光。选定一定波长的发射激光，当波长比较短时，在散射谱上的接收功率与散射体积内的电子数成正比，散射光谱完全反映了电子无规则热运动的特征，根据光谱，再经过一些计算，就可以反演出该处的等离子体的电子温度[2]。
激光姆逊散射诊断系统示意图[2]红外线测温很像小区门口的额温枪。所有物体都会发出红外线，而温度不同的物体所发出的红外线特征不同。EAST使用的红外诊断系统在热像仪前加了一组内窥镜，内窥镜前端进入了真空室，相当于给这个超大号红外额温枪加了一个广角镜头，可以收集到更大范围内的红外光。
EAST红外诊断系统示意图[3]
EAST 上的集成式内窥镜及观测范围示意图[3]参考资料：
史博, 汪卫华 等. 红外测温诊断原理及其在核聚变装置托卡马克中的 应用[J]. 核科学与技术, 2015, 3(4): 140-147.
by 藏痴
Q.E.D.
Q6为什么自己手卷的铁丝，没有变成弹簧呢？by Maker_Q
答：其实卷起来的铁丝也是有弹性的，但铁丝的弹性极限太低。
想象中的弹簧vs不是“弹簧”的弹簧（很硬的弹簧）首先，弹性来源于材料本身，也就是说卷成弹簧并不会使材料弹性增强。只是卷成弹簧后，铁丝所占的空间体积变小了，可以用更小的空间体积实现相同幅度的弹性形变，储存相同的弹性势能。
既然不是卷的问题，那肯定是材料的问题，因为弹簧是用弹簧钢制成的。查阅资料知弹簧钢和铁丝的杨氏模量、泊桑比相差不大，这也就意味着如果我们用相同长度、粗细的铁丝和弹簧钢来制作弹簧，它们的劲度系数也是相近的。那两者的差别究竟在哪呢？
弹性是指物体发生形变后，能恢复原来大小和形状的性质。如果所受应力超过弹性极限，则会开始产生不可逆的塑性形变。我们把将材料拉断的临界值定义为抗拉强度。弹性极限与抗拉强度是弹簧最重要的指标，铁丝成不了弹簧就是因为铁丝这两个指标太低。弹性极限和抗拉强度之间存在比例关系，我们就用容易测量的抗拉强度来表征弹性极限。下面上数据。
铁丝的弹性极限约为110-220MPa[2]。根据国标GBT343-94，普通镀锌铁丝的抗拉强度为295-540MPa。一种弹簧钢的国标如下表：
很明显，铁丝的抗拉强度比弹簧钢低得多，弹性极限也更低。而且手卷的铁丝往往比弹簧更粗，体现出来的弹性更差。即使卷成一样的形状，铁丝也成不了弹簧。
参考资料:
[1]徐效谦. 弹簧钢丝和弹性合金丝[C].全国线材深加工技术研讨会会议文集,2005:72-96.
by fiufiu
Q.E.D.
Q7金属的电阻率与温度的关系的变化规律是什么？by 匿名
答：电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种材料制成的长为1米，横截面积为1平方米的导体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。它反映物质对电流阻碍作用的属性，它与物质的种类有关，还受温度影响。下面列出常见金属的电阻率
实际上，固体的导电性质可以理解为电子的运动性质，电子越多，运动得越快，导电性越强。
所以固体导电可以拆解为两部分，一部分为参与导电的载流子的数量，这部分电子越多，导电性能越强；另一部分为电子的无规则运动，与杂质/原子实的碰撞阻碍了电子的运动，碰撞越多，导电性能越弱。
对于金属来说，最外层电子导电，升温不会激发出更多的载流子，故只会加剧自由电子与原子实的碰撞，体现为电阻增大，导电性变差。
对于半导体来说，情况变得复杂许多，升温的作用是同时增加载流子数目和其无规则运动的频率，因此其电阻率可能增加，不变也可能减小。
硅的电阻率与温度的关系示意图以硅为例，其导电大致可以分为三部分：
AB段，温度很低，掺杂半导体中的载流子主要由杂质电离提供，迁移率也随温度增加而增加，所以电阻率随温度升高而下降。
BC段，温度继续升高，杂质已经全部电离，但是此时本征激发还不明显，载流子与晶格振动散射占据主导，此时，电阻率随温度升高而增加。
C以后，温度很高，本征激发出许多载流子，此时载流子浓度的增加带来的影响超过了晶格振动的影响，电阻率随温度升高而降低。
by 岷客
Q.E.D.