美丽科学与中国化学会合作项目重现化学 | 《沉淀V》

发布时间：2019年12月05日 来源：中国化学会

△ 《重现化学 | 沉淀V》

 

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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

 

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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

 

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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中国化学会的合作项目，也是2019年度科普中国孵化支持项目。

 

 

 

往期精彩回顾

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