重現化學

美麗科學與中國化學會合作項目重現化學 | 《沉淀V》

發布時間:2019年12月05日 來源:中國化學會

 

△ 《重現化學 | 沉淀V》

 



慢鏡頭下的沉淀

 

高速攝影是指在非常快的時間內拍攝照片的技術。這種攝影一般有兩種方式,一是照片本身體現出運動的靜止狀態,二是在高速頻率下拍攝一系列照片。本次使用千眼狼高速攝像機,以3000幀/秒的采集速度拍攝產生沉淀的瞬間,影片中每個片段的實際發生時間都小于1秒。將高速拍攝的圖片再導成25幀/秒的視頻,相當于比正常拍攝放慢了120倍。

 

△ 高速下的碘化鉛沉淀

 

△ 正常速度下的碘化鉛沉淀

 

本次影片從不同角度拍攝了四種沉淀:氯化銀、碘化鉛、鉻酸銀、硫酸鋇。

 

△ 氯化銀沉淀

 

△ 碘化鉛沉淀

 

△ 鉻酸銀沉淀

 

△ 硫酸鋇沉淀

 

在拍攝過程中,我們觀察到了些有趣的現象,比如受溶液濃度等的影響,部分沉淀下落后會上升,最后漂浮在溶液頂部。并且在上升過程中往往會呈現出蘑菇狀,這是由于輕流體(新產生的沉淀)推動重流體(原溶液)引起流體界面不穩定,上升的輕流體頭部就會“變鈍”從而發展成蘑菇狀,這種現象也叫做瑞利-泰勒不穩定性。

 

△ 硫酸鋇沉淀

 


 

高速攝影的歷史

 

在高速攝影被實際應用之前,許多藝術家為了表現疾馳的馬,會采取馬的兩條前腿完全向前伸,兩條后腿向后伸,所有腳離開地面的畫法。但這個姿勢是科學的嗎?

 

△ Baronet, 1794

 

為解決馬的四條腿是否能同時離地的爭議,埃德沃德·邁布里奇被委托捕捉運動中馬的照片。1878年,在不斷改進和完善攝影技術后,埃德沃德·邁布里奇用12臺相機對疾馳的馬進行一系列拍攝,證明了馬能四肢離地,但馬腿并不能同時完全伸展。

 

△ 疾馳的馬,1878年

 

隨著發展,這項技術被廣泛應用于科學研究、工業和軍事領域。而高速攝影之父哈羅德·尤金·埃格頓結合頻閃儀,將目光轉向日常生活中更具表現力的拍攝,比如牛奶滴落后濺起的皇冠狀、子彈穿過蘋果的剎那、網球運動員擊球的瞬間等等,高速攝影從此得到了更廣泛的關注。

 

△ (左)牛奶皇冠,1957年;(右)子彈穿過蘋果,1964年

 


 

幕后

美麗科學團隊最早從2014年開始拍攝沉淀反應,直到今天的《沉淀V》,可以看出我們對沉淀反應的鐘愛。

在不同的視角下,簡單的沉淀反應會給人完全不同的視覺感受:《沉淀II》宛如飄雪、繁星和極光;《沉淀III》宛如多彩的綢緞;《沉淀IV》宛如游弋在夜空中的精靈。

雖然拍攝了幾部影片,但一個問題始終困擾著我們,就是普通相機無法捕捉到兩種反應物溶液相遇的瞬間。感謝富煌君達提供的千眼狼高速攝像機,這個問題終于在《沉淀V》中得到了圓滿的解決。

 

攝影:李佳倩

文字:李佳倩 梁琰

技術支持:王長順 郭昌杰

出品人:梁琰

 

 

重現化學是美麗科學和中國化學會的合作項目,也是2019年度科普中國孵化支持項目。

 

 

 

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