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揭開顏色的科學(xué)奧秘——同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院朱仲良教授B站直播通識課《還原真相》側(cè)記

來源:同濟(jì)大學(xué)      2020-05-06
導(dǎo)讀:4月28日同濟(jì)大學(xué)《聽TA說》直播通識類課程《還原真相》,主講者是化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院朱仲良教授。“化學(xué)廣泛存在于我們的生活中,化學(xué)改變著我們的生活。”在一個(gè)小時(shí)的直播空中課堂,這位網(wǎng)紅教授在鏡頭前呈現(xiàn)、講授了分析技術(shù)在考古、刑偵、食品、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

開場是變魔術(shù)“消失的水”。往一只紙杯中倒一些飲用水,再將該紙杯中的水倒入另一只紙杯中,然后將兩只紙杯在手中轉(zhuǎn)動。老師問:“請同學(xué)們猜猜哪一只杯子里水?”分別將兩只紙杯倒置,卻發(fā)現(xiàn)兩只杯底均倒不出水來。水到底去哪兒了?老師揭秘真相:“一開始我已經(jīng)在杯子里盛放了少許白色的聚丙烯酸鈉粉末,由于杯底也是白色的,因此不容易被看到。這個(gè)物質(zhì)與水快速反應(yīng)后成凝膠狀,就在杯底凝結(jié)住了,這就是化學(xué)魔術(shù)。”

這是4月28日同濟(jì)大學(xué)《聽TA說》直播通識類課程《還原真相》上的開幕場景,主講者是化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院朱仲良教授?!盎瘜W(xué)廣泛存在于我們的生活中,化學(xué)改變著我們的生活?!痹谝粋€(gè)小時(shí)的直播空中課堂,這位網(wǎng)紅教授在鏡頭前呈現(xiàn)、講授了分析技術(shù)在考古、刑偵、食品、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

開場出現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)“聚丙烯酸鈉”,是一種重要高分子材料,在生活中有多種應(yīng)用。比如,它能用于蛋糕、冰激凌等食品中,改善口感與風(fēng)味;利用它能吸水的特性,用來制作衛(wèi)生巾、水晶泥。華為最新發(fā)布的折疊屏手機(jī),是基于一種名為“聚酰亞胺”的折疊屏核心材料,被譽(yù)為“解決問題的能手”。朱老師將這些化學(xué)物質(zhì)的神奇之處娓娓道來。

“一件件化學(xué)物質(zhì)與我們的日常生活有著如此緊密的聯(lián)系?!敝炖蠋熣f,這門課程的內(nèi)涵,就是希望基于自然科學(xué)的原理,重點(diǎn)解密我們?nèi)粘I钪信c顏色相關(guān)的一些現(xiàn)象,還原真相。直觀的展示、風(fēng)趣的表述,一個(gè)個(gè)顏色背后的科學(xué)奧秘逐一揭曉。

大千世界五彩繽紛,為何能形成如此豐富多樣的色彩?

彩色是如何出現(xiàn)的呢?原來是因?yàn)楣馍幕パa(bǔ)。物體表面呈現(xiàn)紅色,是因?yàn)檫x擇性吸收了紅色的補(bǔ)色(藍(lán)綠色),紅色光被反射而被人眼感知。朱老師當(dāng)天佩戴的是一條紅色領(lǐng)帶,他說,“同學(xué)們之所以看到我領(lǐng)帶的紅色,是因?yàn)榧t色的光被反射了,而其互補(bǔ)色的光被吸收掉了?!?/p>

如何讓同學(xué)們更能明了、領(lǐng)悟這個(gè)科學(xué)原理呢?PPT上呈現(xiàn)的是一盤芹菜炒肉絲。朱老師說,假定這戶人家的孩子放學(xué)回來,看到這盤菜,喜歡吃肉的他先將肉絲挑出來吃了。孩子的爸爸回到家,看到的只是一盤綠油油的芹菜?!坝眠@個(gè)通俗的例子想讓同學(xué)們明白,剩下的才能被看到,吃掉的就看不到了,說明衣服表面染料對光的吸收(吃了)與反射(剩下)?!?/p>

  展示一組食品照片,分別是番茄、玉米、青團(tuán)、藍(lán)莓。朱老師問:這些食品中的色素對應(yīng)什么化學(xué)成分?番茄紅素、胡蘿卜素、葉綠素、花青素。朱老師說,除了藍(lán)莓,黑枸杞也富含花青素?!爸参锷匾部捎米魉釅A指示劑?!毖垡姙閷?shí),桌上擺放了一組裝有黑枸杞浸泡液的小瓶子,一開始呈現(xiàn)著相同的藍(lán)紫色。朱老師現(xiàn)場依次向小瓶子中加入1滴鹽酸溶液、1滴稀氫氧化鈉溶液、若干滴濃氫氧化鈉溶液,結(jié)果瓶中溶液的顏色瞬間變?yōu)榧t色、藍(lán)綠色、黃色。朱老師解釋道:“這是因?yàn)楹阼坭街刑崛〉幕ㄇ嗨睾退釅A反應(yīng)后,呈現(xiàn)出了不同的顏色,也驗(yàn)證了花青素可以作為酸堿指示劑?!?/p>

“朱老師講課真有趣!”下學(xué)期一定選這門通識課?!薄爸v得太通俗易懂了!”……在課程直播過程中,聽課學(xué)子互動活躍,紛紛為網(wǎng)紅教授點(diǎn)贊、叫好。

現(xiàn)場做模擬實(shí)驗(yàn),揭示藍(lán)天與夕陽紅的原理。將幾滴牛奶加入一個(gè)透明瓶子中后搖勻,瓶身表面略顯渾濁。然后用手電照射這只瓶子,觀察光路垂直方向的顏色,還有正對著光源的顏色。最后用純水作對照試驗(yàn)。通過對比模擬實(shí)驗(yàn),可知:波長較短的藍(lán)紫光優(yōu)先被散射,而波長較長的橙紅光穿透力更強(qiáng)。朱老師進(jìn)一步分析了天空藍(lán)不藍(lán)、夕陽紅不紅與空氣質(zhì)量的關(guān)系。

為什么衣服會發(fā)黃?為什么熒光增白能讓衣服變得又白又亮?朱老師道出了個(gè)中原由:“發(fā)黃,是因?yàn)橛形账{(lán)光的物質(zhì)逐步形成。而由于熒光增白劑吸收了紫外光、發(fā)射了藍(lán)色光的緣故,會使得白色衣服更加白又亮?!笔遣皇撬邪咨奈锲范加袩晒庠霭讋┠??朱老師手持一把紫外手電筒,分別照在白襯衣、白紙、白色塑料和牛奶上。結(jié)果顯示,牛奶中沒有熒光增白劑,而白色塑料有可能有,也可能沒有,白襯衫和白紙則含有熒光增白劑?!笆聦?shí)上,熒光增白劑廣泛應(yīng)用于造紙、紡織纖維等領(lǐng)域?!敝炖蠋熝a(bǔ)充道。

案發(fā)現(xiàn)場,盡管兇手已經(jīng)將血跡擦洗干凈,為何刑偵人員還是能成功找尋到蛛絲馬跡?朱老師揭曉答案:因?yàn)檠t蛋白中的鐵是魯米諾反應(yīng)的催化劑,促使發(fā)射藍(lán)光。即便已經(jīng)被擦洗,或者過去很久,仍然能被檢測到。

不知不覺間,時(shí)針已指向13時(shí)許,一個(gè)小時(shí)的直播課接近尾聲,同學(xué)們最為期待的時(shí)刻到來。最后這張PPT上,是結(jié)合這堂課的內(nèi)容給出的4個(gè)選擇題。“請同學(xué)們通過輸入這4道題目的答案,搶支付寶口令紅包?!痹捯魟偮?,點(diǎn)贊、喝彩的彈幕源源不斷。

“聽完了朱老師的課程,文科生也表示太有意思了!后悔當(dāng)年咋就沒選他的選修課呢!”“以德立學(xué),教書育人;快樂施教,傳道精英。為朱仲良教授點(diǎn)贊! ” ……下課了,屏幕上的留言仍在滾動。(艾嬌)


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