物理探秘

★解开“游鱼啧水洗”之谜

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古代,称“洗”的东西,形状很像今天的洗脸盆,按照做洗的材料,可分为木洗、陶洗和铜洗。

盆里的底上刻鱼的称鱼洗,刻龙的称龙洗。

有一种文物是“游鱼喷水洗”。它是一只青铜盆,直径为36厘米,盆底直径为22厘米,高9厘米,边宽4厘米。在盆底铸有凸起的四条鲤鱼,它们头尾互相衔接围成一圈,每条鱼朝上作喷水姿态。在水洗的边上还有一对耳环,对称放置。

当向盆中倒人清水时,双手手心在双耳环上来回搓动,就会发出响亮的嗡嗡声,继而盆底四条鱼的口就会往上喷水,喷水的水珠竟有20多厘米高哩!大有飞泉之妙。

摩擦越快,声音越响,波浪翻腾,水珠喷射越激烈。那么,为什么有时鱼口喷水,有时又不喷水呢?这一直是个谜。

要回答这个问题,必须搞清楚鱼洗的秘密。

对文物鉴定,只能采用“无损检技术”,激光全息术就可以完成无损检测工作。

科技工作者通过拍摄了“鱼洗”激光全息图,从而揭开了它喷水的真正奥妙。

当双手摩擦洗的双耳时,洗的周壁发生激烈振动,而洗底由于紧靠着桌垫则不发生振动。

洗的振动如同圆形钟一样,都属于对称的壳体振动。

手摩擦双耳,赋予洗振动的能量。在洗周壁对称振动的拍击下,水发生相应的谐和振动。

在洗的振动波腹处,水的振动也最强烈,不仅可以形成水浪,而且能喷出水珠;在洗的振动波节处,水不发生振动,浪花、气泡和水珠都停在不振动的水面波节线上。

“鱼洗”的设计者,巧妙地将四条鱼的鱼口设计在洗的振动波腹外。因而.鱼口能往上喷水。

激光,可以用来鉴定文物的成分,而对文物不至于造成损害,在这方面深得人们的信任。

例如,1965年在湖北发掘到极为珍贵的越王勾践剑。为了揭开这宝剑经过2000多个春秋不锈之谜,我国考古工作者用激光显微光谱仪对它进行光谱分析,查明古剑不锈,是由于含有大量的铜、锡以及少量的镁、锰、钛等元素。

奥妙就这样揭开了,古剑仍完好如初。

有一幅16世纪德国的古画。画中修女身着浅蓝色外衣和深蓝披肩,从表现感觉来说,它们是由不同的颜料画的。

那么,事实上是不是这种情况呢?

科技工作者便用激光拉曼散射光谱进行鉴定。他们把经过光学聚焦系统聚焦成细束的激光照射到古画上,然后把从古画上的散射光导入拉曼散射光谱仪。这样,把所得到的拉曼散射光谱与已知颜料的标准拉曼散光谱相对比,就可知道古画上被激光束照射部位、的颜料成分。

通过检测发现,这幅画中的蓝色是一种叫普鲁士蓝的颜料画的,这种颜料是1704年才有的。这就断定,找到的这幅画是1704年以后绘制的,因而,它不可能是16世纪的画,这就是说这幅画是赝品。

★给青铜器穿“长寿衣”

不知你是否参观过博物馆,在那里,可以看到有不少青铜器。

青铜器,是由铜、锡合金制成的。

透过这些青铜器,不仅可以领略古代艺术家的风格,而且,还可以了解我国古代人民的冶炼技术,从而还可了解那时的文化。

然而,青铜器的铸造受当时技术条件的限制,材料结合松散,容易受到水、空气的自然剥蚀,锈迹斑斑,还会出现粉状的剥落物。

怎么办?如何保护这些文化遗产呢?

科技工作者想到了激光,用激光技术为文物“清洗”,把表面的锈斑还原为原来清晰的“脸庞”。

经过激光“改造”后的青铜器,焕然一新,同时,还增加了新的“本领”—拒“腐蚀”。

科技工作者还作过对比实验,把经过激光处理的青铜器碎片同没有经过激光处理而用其他方法处理的碎片,同时放人一只30℃以上湿温较大的箱子内。在潮湿、高温“考验”几小时,取出来后发现,用激光处理的碎片,除个别表面有一到两处锈斑之外,几乎都保持光洁;而用其他方法处理的碎片,表现锈斑点点,还出现粉末。

这说明,激光在处理青铜器的同时,也给它“穿”上了一件长寿衣。

科学家们分析认为,用激光处理青铜器时,促使表面的结构更为致密,阻止了空气中氧和水蒸气的入侵,因而就有了“长寿”的效果。

无疑,是“长寿衣”给了青铜器以长寿。

要知道,许多出土文物,经过人工的挖掘和大自然风雨剥蚀,不可避免地会出现小裂纹,或发生断裂,现在可以请激光来帮忙,用激光修补和焊接。

让人不可思议的是,修补后的文物,完好性同原来的别无二致,看不出有什么修补的痕迹,看上去更“神奇”,更有光彩。为文物“体检”

历史文物,蕴含了人类文明的信息,因而世界各国都十分重视文物的管理和保护工作。

很有意义的一项工作就是为文物“体检”,及早发现“隐患”,采取相应的“治疗”措施,使文物流传于世。

人们要完成这项工作,便请明察秋毫的激光来帮忙。

古代画家菲奥伦廷诺创作的木板油画“圣凯特琳娜”是15世纪的著名作品。经过几个世纪的风风雨雨,画内是否出现“毛病”呢?

一次,科技工作者用激光全息干涉测量法,对该画做了一次“体检”。

首先,用激光给油画拍摄一张全息照片。

其次,沿着画表面,通过约40℃的干燥暖气流,并在同一张底片上再拍摄一次油画的全息照片。

再次,把底片冲洗显影处理后,用激光再现全息照片的像。

于是,在全息再现像上会看到一组干涉条纹,它是由两次拍摄的全息照片再现像干涉产生的。

科学工作者发现,干涉图上局部地方的干涉条纹出现畸变,可见,油画已有“病症”在身。

通过顺藤摸瓜,终于找出了“病症”所在,是底漆与底部之间有细小脱粘,部位就在干涉条纹出现畸变对应的地方。

利用激光技术,可以查明文物先前有没有被修补过。

15世纪的雕刻家道纳太罗的涂漆石膏木雕“施洗礼者圣约翰”,是文艺复兴时期比较重要的艺术作品,非常珍贵。

那么,在漫长的500多年的岁月,有没有被修补过?凭人的肉眼无法判断。

利用激光全息干涉进行检查,发现这尊木雕像的小腿附近曾修补过,还加了一块石膏粉补丁呢。

所有这一切,都是激光技术的功劳。