重现化学

美丽科学与华体会app下载合作项目重现化学 | 《沉淀V》

发布时间:2019年12月05日 来源:华体会app下载

△ 《重现化学 | 沉淀V》



慢镜头下的沉淀

高速摄影是指在非常快的时间内拍摄照片的技术。这种摄影一般有两种方式,一是照片本身体现出运动的静止状态,二是在高速频率下拍摄一系列照片。本次使用千眼狼高速摄像机,以3000帧/秒的采集速度拍摄产生沉淀的瞬间,影片中每个片段的实际发生时间都小于1秒。将高速拍摄的图片再导成25帧/秒的视频,相当于比正常拍摄放慢了120倍。

△ 高速下的碘化铅沉淀

△ 正常速度下的碘化铅沉淀

本次影片从不同角度拍摄了四种沉淀:氯化银、碘化铅、铬酸银、硫酸钡。

△ 氯化银沉淀

△ 碘化铅沉淀

△ 铬酸银沉淀

△ 硫酸钡沉淀

在拍摄过程中,我们观察到了些有趣的现象,比如受溶液浓度等的影响,部分沉淀下落后会上升,最后漂浮在溶液顶部。并且在上升过程中往往会呈现出蘑菇状,这是由于轻流体(新产生的沉淀)推动重流体(原溶液)引起流体界面不稳定,上升的轻流体头部就会“变钝”从而发展成蘑菇状,这种现象也叫做瑞利-泰勒不稳定性。

△ 硫酸钡沉淀


高速摄影的历史

在高速摄影被实际应用之前,许多艺术家为了表现疾驰的马,会采取马的两条前腿完全向前伸,两条后腿向后伸,所有脚离开地面的画法。但这个姿势是科学的吗?

△ Baronet, 1794

为解决马的四条腿是否能同时离地的争议,埃德沃德·迈布里奇被委托捕捉运动中马的照片。1878年,在不断改进和完善摄影技术后,埃德沃德·迈布里奇用12台相机对疾驰的马进行一系列拍摄,证明了马能四肢离地,但马腿并不能同时完全伸展。

△ 疾驰的马,1878年

随着发展,这项技术被广泛应用于科学研究、工业和军事领域。而高速摄影之父哈罗德·尤金·埃格顿结合频闪仪,将目光转向日常生活中更具表现力的拍摄,比如牛奶滴落后溅起的皇冠状、子弹穿过苹果的刹那、网球运动员击球的瞬间等等,高速摄影从此得到了更广泛的关注。

△ (左)牛奶皇冠,1957年;(右)子弹穿过苹果,1964年


幕后

美丽科学团队最早从2014年开始拍摄沉淀反应,直到今天的《沉淀V》,可以看出我们对沉淀反应的钟爱。

在不同的视角下,简单的沉淀反应会给人完全不同的视觉感受:《沉淀II》宛如飘雪、繁星和极光;《沉淀III》宛如多彩的绸缎;《沉淀IV》宛如游弋在夜空中的精灵。

虽然拍摄了几部影片,但一个问题始终困扰着我们,就是普通相机无法捕捉到两种反应物溶液相遇的瞬间。感谢富煌君达提供的千眼狼高速摄像机,这个问题终于在《沉淀V》中得到了圆满的解决。

摄影:李佳倩

文字:李佳倩 梁琰

技术支持:王长顺 郭昌杰

出品人:梁琰

重现化学是美丽科学和华体会app下载的合作项目,也是2019年度科普中国孵化支持项目。

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