作為一隻從小熱愛運動的小編，
最喜歡做的事情就是，
逛超市，
暢遊之後，
一個字——舒坦！
看著超市門口的防盜欄，
腦海裡總有一個疑問：
超市門口的防盜檢測是怎麼做到的呢？
1
Q
為什麼用微波爐加熱冰糖塊後冰糖塊會很好掰？
by Amy Porter
A我們之前在170期Q3介紹過微波爐的加熱原理。微波爐主要利用高頻振蕩電磁波使食物中的極性分子（液態水和油類）旋轉，在不引起分子內部結構改變的前提下達到內能增加以及加熱的目的。冰糖是蔗糖經過加水溶解等一系列操作，冷卻結晶得到的。冰糖加熱後內部的結晶水振動獲得能量，使得內部甚至出現蔗糖水，而蔗糖水的粘度很大，散熱慢，因此導致冰糖微波加熱一會後會很好掰開。
By Aaron Chen
2
Q
飯卡門禁卡等射頻卡是怎麼工作的？能複製嗎？
by 匿名
A射頻卡的主體是一個晶片，晶片連著一個線圈。要觀察這個結構，可以打開手機的手電筒功能，貼住飯卡，看光線透過卡的影子。當然，小心拆開可以看得更清楚。網上有許多拆卡教程，有些還把它改裝成戒指，可以看看。
飯卡和讀卡器的通訊本質上是兩個線圈的互感。當飯卡靠近讀卡器時，讀卡器線圈發射的信號會給線圈一個感應電流。這個電流既是一條詢問消息，也是驅動晶片的電流源。晶片通電的同時，收到詢問消息，就可以作出應答。應答的信號通過線圈發回給讀卡器。如此構成一個小巧的通信鏈路，完成超短距離通訊。
複製鏈路本身並不困難，知道了飯卡晶片的型號，就可以在網上買到，線圈也可以找導線自己繞。困難的是解讀通訊的內容。現在的射頻消息普遍經過加密，當密碼的信息量比消息的信息量大時，理論上無法知道讀卡器和飯卡之間在說些什麼。
By Xuan
3
Q
為什麼鋸齒邊可以幫助我們更容易撕開包裝袋呢？
by Catherine
A在思考這個問題時我們可以建立一個簡單的模型，就是當我們用同一種材料做成繩子時，如果做得中間細，兩端粗，那麼我們從兩端拉繩子，那麼最容易斷開是細的位置——因為沿繩子各處的張力是相等的，而細的地方承受能力更弱。如果這個問題讀者明白了，那麼我們就可以把包裝的邊緣想像成繩子（姑且稱為「邊緣繩子」），而有缺口處就是比較細的位置（由於缺了一塊，所以單位寬度承受了更大的拉力），那麼包裝的邊緣就更容易從缺口處裂開。當裂開以後，那麼又形成了更大的缺口（「邊緣繩子」的粗細之比就更大了），從而更容易從缺口處裂開更大的缺口。於是，包裝紙就容易撕開了。需要說的是，這只是一個比較簡單的定性模型，實際操作過程中，「邊緣繩子」的粗細比是很大的，因為我們通常不會拉住整個包裝，而是只拉邊緣的一點點，這就使得很結實的包裝紙只要出現了缺口拉開都不是特別困難。其實這個原理在工程力學上經常用到，在需要承受應力的材料上，如果我們一定需要切口，也不常採用三角形缺口，而是寬窄變化更為緩慢的半圓等形狀，正是這個道理。
圖示：「邊緣繩子」：缺口處單位寬度上承受更大拉力
By J.Baker
4
Q
為什麼光照射到光碟上會看到七彩的光帶？
by 胺基酸
A反射光是「七彩」的是因為發生了光柵衍射。光碟泛著銀色光澤，這是因為它的夾層中有金屬（如鋁、銀等）反光塗層。光碟之所以能記錄數據，是因為它的金屬塗層上，用雷射刻蝕出了許多凹坑，有凹坑與無凹坑之處反射率不同，從而可以被讀取為0和1。
這些凹坑的軌跡是螺旋狀排列的，局部可以近似看成是等間距的條紋，這就構成了一種反射型的衍射光柵。假設螺旋軌跡的間距是d，我們從光碟的中心出發，沿半徑畫一條線，橫截面就可以下圖表示。
一束垂直入射的光經過凹坑的反射，出射方向是θ，那麼，發生幹涉的兩束光的光程差Δl=d·sinθ（如圖中紅線所示）。當光程差Δl是入射光波長λ的整數倍時，即d·sinθ=n·λ（n=1,2,3...）時，兩束光幹涉相長，強度較強。也就是說，由於光柵的衍射效應，容易觀察到的反射光被限制在了特定角度。
根據d·sinθ=n·λ，波長λ不同的光，其容易觀察到的角度也不一樣。因此當我們在白光下觀察光碟時，就會觀察到色散的現象。
反射光以光帶的形狀呈現，可以簡單地分析為：圓盤的不同部分，其光柵的方向是不同的，而同一徑向上的光柵方向是一致的。因此當距離光碟比較遠時，往往能在一個扇形區域觀察到顏色相近的反射光。
By Xuan
5
Q
有種貼紙從不同角度可以看到不同的顏色，這是為啥？
by 神秘人物
A貼紙內部有一層反光塗層，通過模壓等方式，可以將全息圖轉移到反光塗層上，從而使貼紙呈現彩色效果，還可以復現栩栩如生的立體圖像。
製作全息圖的一種方法是利用雙光束幹涉原理，利用雷射照射物體產生的光與分光鏡產生的同相位的雷射在感光底片上幹涉疊加，底片上形成幹涉條紋，幹涉條紋的位置、條紋間距、條紋的深度綜合起來就記錄了物體的形狀，反射光的強度和相位信息。當用參考光照射在全息圖上時，發生衍射，在某些特定的方向就會看到物體的再現像。
當條紋的間距與可見光的波長在同一量級時，幹涉相長的角度隨波長變化較大，這時我們觀察到的色散現象比較明顯。
By Xuan
6
Q
短波的穿透力強還是長波的穿透力強？紫外和微波哪個穿透力強？怎麼解釋？
by 小學生
A泛泛地講，光有波粒二象性：短波粒子性更明顯，穿透能力強；長波波動性更明顯，穿透能力弱。
但是，具體到某一種材料，則不一定。從吸收的角度考慮，一種材料對不同頻段的電磁波的吸收能力是不同的，吸收能力越強，電磁波傳播的距離就越短。吸收與材料內部結構、發生的躍遷過程有關。比如分子轉動能級躍遷吸收微波波段的電磁波，原子間振動能級躍遷吸收紅外波段的電磁波，原子外殼層能級躍遷吸收可見光波段的電磁波，原子內殼層能級躍遷吸收X光-紫外波段的電磁波，內殼層電離吸收硬X光。
因此，對於特定的材料，不一定波長越短，穿透力越強。比如普通的窗玻璃會吸收90%的紫外線，但與微波基本不作用，那麼波長更長的微波的穿透力就比紫外線強。
另外，長波的繞射能力更強。我們平時用的WiFi頻段中，2.4GHz頻段隔牆的信號相比5GHz頻段的信號更好，這並不是因為2.4GHz的穿透能力更強，而是由於其波長長，波動性更明顯，因此繞射能力更強。
By Xuan
7
Q
有關螢光棒是怎麼發光的？
by 匿名
A玩過螢光棒的人知道，螢光棒剛拿出來是直直的一根，不會發光，需要將它彎折幾下，讓裡面封裝的固體破碎，才能發光。螢光棒塑料外殼裡面的固體其實是一根中空玻璃管，玻璃管內有過氧化氫，玻璃管外有酯類化合物（一般是草酸二苯酯或者它的衍生物），另外還有一些螢光染料。當把玻璃管弄碎使過氧化氫和酯類化合物發生反應釋放能量，而這部分能量會使螢光染料成為激發態，當螢光染料退激發的時候，就會向外輻射光。至於螢光棒所發出的顏色則與螢光染料的結構有關。其實，螢光棒不應該叫做「螢光棒」，因為發出的光嚴格意義上不算是「螢光」，所謂螢光，應該像日光燈一樣，由一種高能的光子激發某種物質，然後該物質立即退激發向外發出出射光。那怎麼才能讓螢光棒發出真正的「螢光」？如果手頭上有驗鈔燈（會發出紫外線），用它照射螢光棒，這時候螢光棒發出的光就是螢光啦。有關更多發光的知識，請看往期推送「燈，deng，deng，deng——大家注意，我要躍遷了」。
By 重光
8
Q
知道超市書店防盜原理，20年前書店有個小金屬片就可以報警，現在有些超市要粘上一個帶條形碼的射頻卡，這都什麼原理啊？
by Northteam
A題目中涉及的兩種防盜措施是圖書館及書店防盜的兩種常見形式，一種是傳統的電磁波系統圖書磁條防盜，另一種是RFID智能管理防盜。下面進行簡要介紹。
圖書防盜磁條，也稱EM防盜磁條，所用的材料主要是鐵、鈷、鎳等金屬材料。這些金屬在高溫融熔時在壓力的作用下從石英噴嘴高速噴出，在高速轉動的低溫輪盤側邊形成固態條狀（實驗上稱為甩帶）。由於從液態到固態的時間控制在極短的時間內，得到的固體條帶是非晶。當成分配製合理，製作工藝科學時，所得到的非晶材料具有很高的導磁率，具有陡峭磁滯回線，圖為軟磁材料的磁滯回線。
電磁波防盜系統的基本原理是通過交變磁場檢測磁條的磁性變化來區分被保護對象是否帶有磁條，來達到防盜的目的。用檢測天線（發射天線和接收天線）以10Hz到20kHz的低頻產生的交變磁場進行檢測，檢測對象是附著在被保護對象上的磁條。當磁條位於發射天線產生的交變磁場當中時，其極性被周期性地反覆磁化。由於磁條的高磁導率和陡峭的磁滯回線，磁條中的磁通密度在外加磁場強度趨於0時跳躍變化（非線性特徵），由此產生了以發射天線頻率為基頻的諧波，這些諧波被接收天線接收和處理，產生報警信號。
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別技術，俗稱電子標籤。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，利用無線電波識別目標物上的標記，以進行無線數據識別和獲取相關信息的工作。一套完整的RFID系統，由閱讀器、電子標籤、應用軟體系統三個部分組成。
其基本工作原理如圖所示：電子標籤進入閱讀器後，接收閱讀器發出的射頻信號，憑藉感應電流所獲得的能量發送出存儲在電子標籤晶片中的產品信息，這種標籤稱為無源標籤或被動標籤；電子標籤也可以主動發送某一頻率的信號，稱為有源標籤或主動標籤；閱讀器讀取這些信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理，實現射頻識別技術。
By 勿用
本期答題團隊：
物理所重光、Aaron Chen、Xuan、J.Baker、勿用
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為什麼煙花上升時會有「Biu~~」的一聲？| No.173
編輯：不言