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又逢教師節(jié)，恰是科普月
中國(guó)電科的科技工作者們化身科普講師
將深?yuàn)W的技術(shù)原理凝煉成一句通俗易懂的科學(xué)箴言
古有“一字之師”讓人茅塞頓開(kāi)
今有“一句講‘理’”講清“大國(guó)重器”背后的復(fù)雜原理
以科普為禮，向科學(xué)致敬，向師者致敬
多普勒雷達(dá)
一句講“理”
火車靠近時(shí)笛聲變尖，遠(yuǎn)離時(shí)變低沉——多普勒效應(yīng)。
核心知識(shí)
當(dāng)波源與觀察者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的波頻率會(huì)發(fā)生變化?？拷鼤r(shí)波長(zhǎng)壓縮頻率升高，遠(yuǎn)離時(shí)波長(zhǎng)拉伸頻率降低。雷達(dá)正是利用這一原理，通過(guò)比較發(fā)射與接收電磁波的頻率差，精確計(jì)算目標(biāo)物的相對(duì)速度。這種測(cè)速能力使多普勒雷達(dá)廣泛應(yīng)用于氣象監(jiān)測(cè)（追蹤風(fēng)暴移動(dòng)）、交通測(cè)速（測(cè)量車輛速度）及軍事領(lǐng)域。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
啟動(dòng)聲波頻率分析軟件（手機(jī)端可用Spectroid），另一部手機(jī)播放固定頻率音，快速靠近或遠(yuǎn)離手機(jī)麥克風(fēng)。觀察軟件中頻率顯示的峰值變化：靠近時(shí)頻率升高，遠(yuǎn)離時(shí)頻率降低，可直觀演示多普勒效應(yīng)測(cè)速原理。
中國(guó)天眼（FAST）
一句講“理”
一個(gè)超級(jí)巨大的“衛(wèi)星鍋”，匯聚接收到遠(yuǎn)方來(lái)的信號(hào)——高精度指向控制與電磁波接收。
核心知識(shí)
中國(guó)天眼巨大的球面像一口完美的“鍋”，其形狀是一個(gè)旋轉(zhuǎn)拋物面，F(xiàn)AST的饋源支撐系統(tǒng)可以將來(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙、極其微弱的無(wú)線電波信號(hào)反射并聚焦到中間的一個(gè)“饋源艙”上，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)調(diào)整反射面和饋源位置，確保饋源與反射面焦點(diǎn)始終重合，從而將極其微弱的宇宙信號(hào)放大，實(shí)現(xiàn)探測(cè)?！板仭痹酱?，能“兜住”的信號(hào)就越多，看得就越遠(yuǎn)、越清晰。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
設(shè)計(jì)科學(xué)小實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備一個(gè)凹面鏡（模擬FAST反射面）、一張畫上標(biāo)志點(diǎn)的白紙（模擬饋源）、小臺(tái)燈（模擬宇宙信號(hào)）。將臺(tái)燈放在遠(yuǎn)處，用凹面鏡聚焦燈光到白紙上形成亮斑；緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)凹面鏡，使其正對(duì)臺(tái)燈，同時(shí)調(diào)整白紙位置，始終讓亮斑落在白紙的標(biāo)志點(diǎn)上。類比FAST天線精確調(diào)整饋源位置精準(zhǔn)接收信號(hào)的原理。
衛(wèi)星遙感技術(shù)
一句講“理”
給地球拍“CT”，通過(guò)分析物體反射或輻射的不同電磁波，來(lái)識(shí)別地物和現(xiàn)象。
核心知識(shí)
想象一下，你的眼睛只能看到可見(jiàn)光，而遙感衛(wèi)星則戴上了一副神奇的“超級(jí)墨鏡”，能看到紅外、微波等無(wú)數(shù)種我們看不見(jiàn)的光。不同的物體，比如健康的樹(shù)木、生病的水稻或污染的河水通過(guò)反射或輻射這些不可見(jiàn)“光”來(lái)傳遞生命“信息”?？茖W(xué)家通過(guò)分析這些“信息”，就能在千里之外給地球做“體檢”，知道哪里森林茂密，哪里莊稼缺水。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
正常光線下，用兩部手機(jī)給兩盆植物拍照，照片區(qū)別不大，當(dāng)用其中一部裝有“紅外攝影”模式（或加上紅外濾鏡）的手機(jī)拍照時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，健康植物因?yàn)槿~綠素活躍，在紅外鏡頭里會(huì)變得非常明亮，如同發(fā)光；而不健康的或假植物則會(huì)很暗。這就是遙感技術(shù)的基本原理——利用不同波段的光來(lái)揭示人眼看不到的秘密。
量子計(jì)算機(jī)
一句講“理”
一對(duì)處于糾纏態(tài)的粒子如同雙胞胎，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，一個(gè)粒子狀態(tài)改變，另一個(gè)粒子狀態(tài)也瞬間被確定——量子糾纏。
核心知識(shí)
當(dāng)兩個(gè)粒子相互糾纏后，它們就形成了一個(gè)不可分割的整體。即使將它們分開(kāi)到宇宙兩端，對(duì)其中一個(gè)粒子的測(cè)量會(huì)瞬間影響另一個(gè)的狀態(tài)，這種關(guān)聯(lián)速度似乎超越了光速。如今，量子糾纏已成為量子通信和量子計(jì)算的核心資源，我國(guó)發(fā)射的“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星就成功進(jìn)行了千公里級(jí)的糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
找兩位實(shí)驗(yàn)者各持一個(gè)裝有同款藍(lán)牙耳機(jī)的手機(jī)（預(yù)先配對(duì)），分別進(jìn)入兩個(gè)相鄰房間。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后：A房間實(shí)驗(yàn)者隨機(jī)選擇播放輕敲聲“嗒”或重敲聲“咚”，B房間實(shí)驗(yàn)者會(huì)瞬間通過(guò)耳機(jī)聽(tīng)到完全相同的聲音，重復(fù)10次后統(tǒng)計(jì)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩房間聲音始終保持完全一致，這個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)藍(lán)牙信號(hào)的瞬時(shí)傳輸，模擬了量子糾纏的“超距感應(yīng)”特性——雖然本質(zhì)是電磁信號(hào)傳播（信號(hào)仍有延遲），但能讓人直觀體驗(yàn)分離系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)關(guān)聯(lián)的奇妙現(xiàn)象。真正的量子糾纏無(wú)需信號(hào)傳遞，是更神奇的瞬時(shí)關(guān)聯(lián)，此實(shí)驗(yàn)可作為生動(dòng)類比。
深空測(cè)控系統(tǒng)高功率放大器
一句講“理”
像是深空通信中的“大喇叭”，可把地面微弱的指令信號(hào)放大至幾萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)倍，化作能量極強(qiáng)的無(wú)線電波射向深空。
核心知識(shí)
深空測(cè)控系統(tǒng)高功率放大器是深空測(cè)控站的“動(dòng)力心臟”，承擔(dān)著把僅毫瓦級(jí)的微弱信號(hào)放大至千瓦、十千瓦級(jí)及以上的任務(wù)，隨后通過(guò)天線向深空定向發(fā)射。由于探測(cè)器距離極遠(yuǎn)，信號(hào)穿越太空時(shí)衰減嚴(yán)重，必須依靠深空測(cè)控系統(tǒng)高功率放大器提供足夠強(qiáng)的信號(hào)功率，才能確保遠(yuǎn)距離的可控通信。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
你站在操場(chǎng)上，模擬北京飛控中心的工程師，向“月球”上的嫦娥探測(cè)器“發(fā)送指令”。先用平常聲音喊“嫦娥，請(qǐng)回話！”信號(hào)太弱，無(wú)法送達(dá)。然后舉起擴(kuò)音喇叭，用同樣音量喊出這句話，聲音被放大并聚焦，成功傳達(dá)至“月球”。這只喇叭正如深空測(cè)控系統(tǒng)高功率放大器，將微弱信號(hào)變成強(qiáng)大無(wú)線電波，實(shí)現(xiàn)與遙遠(yuǎn)探測(cè)器的清晰通信。
半波暗室
一句講“理”
電磁波遇導(dǎo)體（如金屬）易反射，遇吸波材料（如泡沫吸波體）則能量被吸收轉(zhuǎn)化，傳播受抑制——電磁波的反射與吸收。
核心知識(shí)
金屬地板與四周吸波材料組合，形成特定電磁邊界，使電磁波僅在水平方向被吸收、垂直方向（地板）鏡面反射，模擬“自由空間”的電磁環(huán)境，可精準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備電磁輻射與抗干擾性能。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
準(zhǔn)備一個(gè)鞋盒，將底部貼滿鋁箔紙，內(nèi)壁貼泡沫板，制成簡(jiǎn)易“半波暗室”。將1部手機(jī)固定在盒內(nèi)角落（發(fā)射端），撥打另一部手機(jī)（接收端），記錄信號(hào)格數(shù)。拆除泡沫板，僅保留鋁箔紙底部，再次撥打電話，對(duì)比信號(hào)格數(shù)變化。貼泡沫板時(shí)信號(hào)弱于僅鋁箔紙時(shí)，說(shuō)明泡沫板吸收了部分信號(hào)（模擬吸波材料作用），鋁箔紙反射信號(hào)，契合半波暗室“垂直反射、水平吸收”的核心邏輯。
釹鐵硼磁體
一句講“理”
像一群整齊排列的士兵，釹鐵硼磁體中的微小磁疇方向一致時(shí)，就能形成強(qiáng)大的磁性“合力”。
核心知識(shí)
釹鐵硼磁體由釹、鐵、硼等元素構(gòu)成，其特殊晶體結(jié)構(gòu)使磁疇易于定向排列，產(chǎn)生高剩磁和高矯頑力，成為目前磁性最強(qiáng)的永磁材料，廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、新能源汽車、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。
做個(gè)小實(shí)驗(yàn)
將釹鐵硼小磁體靠近一堆回形針，觀察其吸起的數(shù)量（和普通磁鐵對(duì)比）；再用磁體隔著一張A4紙拖動(dòng)回形針移動(dòng)，直觀感受“磁力穿透力”。實(shí)驗(yàn)可體現(xiàn)釹鐵硼磁體超高的磁性能。
