省物理竞赛实验中心的空气,仿佛被一只无形的大手搅动着,充满了焦躁、困惑与压抑的低语。
时间,已经无情地滑过了四十分钟。
对于这三十名从全省物理尖子中杀出来的“天之骄子”而言,这四十分钟,简直比一个世纪还要漫长。
“设计并搭建一套实验装置,用于精确测量一种未知透明液体的折射率,并尽可能减小测量误差。”
这个看似开放,实则处处是“陷阱”的题目,如同一座巨大的迷宫,将绝大多数人都困在了原地,让他们抓耳挠腮,束手无策。
放眼望去,各个实验台前,早已不复最初的平静。
有的选手,对着一堆看似齐全却又感觉哪儿都不对劲的器材,眉头拧成了麻花,手中的笔在草稿纸上涂涂改改,却始终无法勾勒出一个清晰可行的实验方案。他们一会儿拿起一块棱镜,比划着光的入射角度;一会儿又拿起几块透镜,试图组合出什么神奇的光路,结果却往往是光线散射得一塌糊涂,连个清晰的光斑都找不到。
“不对啊!这个全反射的临界角,用肉眼根本就看不准啊!稍微偏一点,就不知道到底是反射了还是透射了!”一个戴着高度近视眼镜,来自省重点中学的男生,几乎要把脸贴在那个简陋的旋转平台上,试图观察激光束在直角棱镜中的传播路径,结果看得眼冒金星,依旧是一头雾水。
“谁能告诉我,这个‘残缺版’的分光计底座到底要怎么用啊?!没有平行光管和望远镜,我连入射光和出射光都对不准,还测个鬼的角度啊!”另一个实验台前,一个脾气略显暴躁的短发女生,正烦躁地拨弄着那个只有角度盘和狭缝的金属疙瘩,嘴里不停地抱怨着。
更有甚者,一些心理素质稍差的选手,在连续几次尝试失败后,已经开始有些自暴自弃了。他们有的双手抱头,无助地望着天花板,仿佛在祈求物理学大神显灵;有的则干脆放下了手中的器材,眼神空洞地发呆,显然已经被这道“变态”的题目彻底击垮了自信。
实验室内的气氛,压抑得几乎能滴出水来。监考老师们虽然面无表情地在各个实验台间巡视,但他们心中也清楚,今年的实验题目,确实是有些“超纲”了。这不仅仅是考察学生对物理知识的掌握,更是对他们创新思维、动手能力以及在压力下解决问题能力的终极考验。
然而,在这片充满了焦躁与迷茫的“重灾区”中,却有一个角落,显得格格不入,平静得有些……诡异。
秦风的实验台。
与周围那些手忙脚乱、唉声叹气的选手们不同,秦风从始至终,都保持着一种令人费解的冷静与从容。
在最初仔细观察和分析了实验题目以及所提供的所有器材后,他的眉头,也曾微微蹙起过。
他脑海中,【经典物理模型构建】的能力早已高速运转。测量液体折射率的各种经典方法,如斯涅尔定律直接测量法、最小偏向角法、临界角法、甚至更高级的干涉法等等,如同电影画面般一一闪过。
但很快,他便敏锐地察觉到了问题的关键所在——现有器材的限制!
诚然,实验台上提供的氦氖激光器、旋转平台、各种透镜和棱镜,以及那个可以精确读数但缺少关键部件的分光计角度盘,都是进行光学实验的基础设备。但这些设备,要么精度不足,要么功能残缺,想要用它们来“精确”测量液体的折射率,并“尽可能减小测量误差”,其难度,不亚于让一个瘸子去参加百米赛跑!
例如,如果采用斯涅尔定律直接测量入射角和折射角,那么如何保证入射光是严格的平行光?如何精确地测量光线在液体中传播时的折射角?没有标准的平行光管和精密测角装置,误差之大可想而知。
如果采用临界角法,利用全反射原理,那么如何精确地观测到全反射发生的临界状态?如何准确地测量那个微小的临界角?同样是个巨大的难题。
至于最小偏向角法,虽然理论上精度较高,但它需要一个标准的三棱柱形液槽,以及能够精确测量偏向角的分光计。而眼下,这两样关键的东西,都没有!
“看来,出题组这次是铁了心要‘为难’我们啊。”秦风的嘴角,勾起一抹淡淡的笑意,眼神中却闪烁着一丝兴奋的光芒。
他喜欢这种挑战!
越是困难的条件,越能激发出他内心深处那股强烈的征服欲和……创造欲!
他并没有像其他人那样,急于去尝试那些看似可行却又漏洞百出的方案,也没有因为器材的简陋而感到沮丧或气馁。
他只是静静地站在那里,目光深邃地凝视着实验台上的那些“破铜烂铁”,大脑却在以一种超乎想象的速度高速运转着。
【高等数学思维】、【经典物理模型构建】、【实验操作精通(初级)】、【逻辑推演加速】……一项项强大的系统能力,如同精密的齿轮般,在他的意识深处悄然啮合,协同运作。
他在脑海中,不断地构建着各种可能的物理模型,推演着各种可能的光路图,分析着每一种方案的优劣与可行性。
时间,一分一秒地过去。
周围的选手们,依旧在迷茫与困顿中挣扎。
而秦风,却仿佛进入了一种“入定”般的状态。他的眼神,越来越亮,思路,也越来越清晰。
突然!
一道灵光,如同划破漆黑夜幕的闪电,猛地在他的脑海中炸开!
“等等……分光计……虽然没有了平行光管和望远镜,但它那个可以360度旋转,并且能够精确到分的角度盘,还在!”
“还有那些不同焦距的凸透镜和凹透镜……如果……如果我能用这些透镜,自己动手制作出一个简易的平行光管,再制作出一个简易的望远镜,然后将它们巧妙地固定在分光计的底座上……”
这个念头一经产生,便如同燎原的星火一般,在他的脑海中迅速蔓延开来!
自己动手,“手搓”一个简易的分光计?!
这个想法,太大胆了!太疯狂了!
要知道,分光计可是精密的光学仪器,其核心部件平行光管和望远镜的制作与调校,对工艺和精度都有着极高的要求。用实验台上这些普通的透镜和简陋的辅助材料,想要“手搓”出一个能用的分光计,简直是天方夜谭!
换做任何一个普通的参赛选手,恐怕连想都不敢想!
但是,秦风不是普通人!
他拥有【经典物理模型构建】的能力,能够清晰地理解平行光管和望远镜的光学原理和结构!
他拥有【高等数学思维】,能够精确地计算出透镜组合的焦距和成像关系!
他更拥有【实验操作精通(初级)】的技能,虽然只是初级,但也足以让他拥有远超常人的动手能力和对器材的精准掌控!
“或许……可以一试!”秦风的眼中,爆发出前所未有的璀璨光芒!
他深吸一口气,不再犹豫,立刻开始行动!
他首先从实验台上,挑选了几块焦距合适的凸透镜。一块短焦距的,作为望远镜的目镜;一块长焦距的,作为望远镜的物镜。又挑选了一块焦距适中的凸透镜,作为平行光管的透镜。
然后,他将目光投向了那些看似不起眼的“辅助材料”。
实验台上,除了主要的仪器外,还提供了一些常用的支架、连接件、以及……几张用来记录数据的硬纸板和一卷透明胶带。
在其他人眼中,这些硬纸板和胶带,或许只是用来打草稿或者固定一下松动的导线。但在秦风眼中,它们却成为了“变废为宝”的关键!
只见他拿起一把毫米刻度尺和一把小刀(实验器材中用于切割的工具),动作娴熟地在硬纸板上划线、切割。很快,几个大小不一的纸筒雏形,便在他的手中诞生了。
他将挑选好的透镜,小心翼翼地嵌入到这些纸筒的特定位置,并用透明胶带仔细地固定和密封,确保不会漏光,也保证了透镜之间的相对位置和同轴度。
他的动作,精准而高效,没有丝毫的拖泥带水。那双手,仿佛天生就是为精密操作而生的一般,灵巧得令人惊叹。
“他……他在干什么?!”
“用纸筒和胶带……做望远镜?!”
“开什么玩笑?!这……这也能行?!”
秦风这番“惊世骇俗”的举动,立刻引起了周围选手们的注意。他们一个个目瞪口呆,张口结舌,难以置信地看着秦风在那里“玩泥巴”似的鼓捣着那些破纸板。
在他们看来,秦风这简直就是在……胡闹!是在浪费宝贵的比赛时间!
用这种“土法炼钢”的方式制作出来的光学仪器,能有什么精度可言?恐怕连光都对不准吧?!
就连那个之前还对秦风抱有一丝敬畏的“孙悟空”,此刻也忍不住嘴角抽搐,眼神中充满了鄙夷和……一丝幸灾乐祸。
“哼!我还以为他有什么高招呢!原来也是黔驴技穷,开始瞎搞了!用纸筒做望远镜?亏他想得出来!等着看笑话吧!”他心中暗自冷笑。
主席台上的监考老师们,也同样被秦风这番“骚操作”给惊得不轻。
“周……周会长,那个秦风……他……他这是在……自暴自弃吗?”一位年轻的讲师,看着监控屏幕上秦风那“不务正业”的举动,有些不确定地问道。
那位之前还对秦风的“土法炼钢”表示不满的古板老教授,此刻更是气得吹胡子瞪眼:“胡闹!简直是胡闹!这是省级物理竞赛!不是幼儿园的手工课!如此重要的比赛,竟然如此儿戏!简直是对科学的亵渎!”
然而,周文海教授,却依旧是那副高深莫测的模样。他紧紧地盯着屏幕上的秦风,眼神中闪烁着奇异的光彩,非但没有丝毫的责备,反而……隐隐带着一丝期待?
他总觉得,这个叫秦风的少年,身上充满了太多的谜团和……惊喜。
他绝不相信,一个能在理论笔试中考出满分的妖孽,会在实验操作环节,做出如此“愚蠢”的举动。
他一定有他的道理!
而此刻的秦风,对周围的一切议论和目光,都恍若未闻。
他的世界里,只有手中的这些简单的材料,以及……他脑海中那个越来越清晰、越来越完善的“自制分光计”模型!
他小心翼翼地将制作好的“纸筒望远镜”和“纸筒平行光管”,通过实验台上提供的支架和连接件,巧妙地固定在了那个“残缺不全”的分光计底座的两侧。
他仔细地调整着各个部件的相对位置和角度,确保激光器发出的光束,能够顺利地通过“自制平行光管”形成平行光,再经过盛有未知液体的“临时液槽”(他用一块直角棱镜和一个小烧杯的底部巧妙组合而成),最后进入“自制望远镜”,并在目镜处形成清晰的像。
整个过程,他的动作沉稳而精准,眼神专注而锐利,仿佛一位技艺精湛的钟表匠,正在精心雕琢一件传世的艺术品。
虽然他手中的材料,是那么的简陋;他制作出来的装置,看起来是那么的“山寨”和“不靠谱”。
但是,在那简陋的外表之下,却闪耀着令人无法忽视的智慧光芒!
那是一种化繁为简、直指本质的创新思维!
那是一种在有限条件下,最大限度发挥创造力的动手能力!
那更是一种对物理原理深刻理解和灵活运用的极致体现!
“差不多了……”
当秦风将最后一个连接件拧紧,并对整个“自制分光计”进行了初步的校准后,他的额头上,也渗出了一层细密的汗珠。
虽然有【实验操作精通(初级)】的加持,但这种“从无到有”的创造性工作,依旧耗费了他不少的心神。
他抬起头,看了一眼墙上的倒计时,时间已经过去了近一个小时。
而其他选手,大部分还依旧在为如何搭建一个“勉强能用”的实验装置而苦苦挣扎。
秦风的嘴角,勾起一抹自信的笑容。
他的“奇思妙想”,他的“现场手搓小装置”,已经初步完成!
接下来,便是见证奇迹的时刻了!
他要用这个看起来“不靠谱”的“山寨货”,去精确地测量出那未知液体的折射率!
他要让所有质疑他、嘲笑他的人,都为自己的无知和短视,而惊掉下巴!
一场由一个“破纸筒”引发的物理学风暴,即将在省物理竞赛的实验赛场上,猛烈地刮起!
而秦风,便是那风暴的中心,那个掌控一切的……“造物主”!