有趣問題–神奇的扇葉
文﹕張啟聰    

神奇的扇葉
Fig. 1   神奇的扇葉
Real 電影短片 1 [Low Res | High Res]
Real 電影短片 2 [Low Res | High Res]

為甚麼這些扇葉受光時會轉動?

圖中的玻璃管裡,有兩個風車般的扇葉,玻璃管內只有稀薄的空氣。扇葉由數塊金屬片組成,金屬片的一面是反光的,另一面則塗上黑色。如果我們用手電筒去照射它,有趣的事便會發生。扇葉竟然會轉動 (圖一) (電影短片一)!你有沒有發現,兩個扇葉轉動的方向相反呢?仔細點看,便會發現扇葉轉動的方向總是金屬片反光的一面向前,黑色的一面向後。你知道它的原理嗎?其實它的原理十分簡單。我們知道,黑色的物體吸收輻射的效率較高,所以金屬片上黑色的一面比反光的一面吸收較多的光能,溫度較高,導致黑色表面附近的空氣受熱膨漲,推動扇葉轉動!

更有趣的是,如果我們現在把手電筒移走,等一會兒,扇葉便會反方向轉動呢 (電影短片二)!原來,黑色的物體不但是很好的輻射吸收體,也是很好的輻射體。當光源移走了,扇葉便會開始以輻射散熱。這時候,黑色表面比反光表面輻射得快些,黑色表面變得較冷,導致附近的空氣收縮,使扇葉向相反方向轉動!