环球物理|它的大小、形状和颜色是怎么来的？，【物理原理】烟花的物理学原理( 二 ) “故人西辞黄鹤楼

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只要烟花“炮弹”不是“哑弹” ，只要引信点燃并以适当的速度燃烧，烟火“炮弹”将在其飞行的顶点或附近爆炸。高一些的烟花通常会更大一些，因此会更有美感，也更安全。但是是什么决定了烟花壮观的形状呢？为了找到答案，我们需要了解烟花的内部结构。

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烟花有许多不同的风格，但有三个重要的因素，炮弹里的火药的类型、装药方式和星体。
炮弹里的装药可以是简单的火药，也可以是更复杂的炸药，装药方式可以是简单的一级装药（在空中爆炸一次）甚至是多级装药（在空中爆炸多次）。另一方面，炮弹里的星体在爆炸后可以向各个方向发散，产生更为壮观的美丽景象。
而星体的发射方向和模式取决于烟花的组合方式，每一级的火药爆炸都可以把星体推到事先设计的模式或方向上。星体在空中的排列方式就产生了我们看到的各种形状。

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在每一级的烟花“炮弹”爆炸时，内部的单个星体都会被点燃。这是烟花最有趣、最壮观的部分。
而每个星体内部还装有火药，为其提供推力，例如使单个星体旋转、上升或向任意方向推进，这些星体也是烟火中绚丽的光和颜色的来源。

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这些星体是如何决定烟花的颜色？最简单的解释是不同的元素和化合物有不同的特征发射谱线。举个例子，如果把钠加热，它会发出特有的黄色光，因为它在588纳米和589纳米处有两条非常窄的发射线。 (街边的钠灯，里面就充着钠蒸汽。 )

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我们有各种各样的元素和化合物，它们会发出各种各样的颜色！不同的钡、钠、铜和锶的化合物可以产生覆盖大量可见光谱的颜色，而烟花中嵌入的不同化合物是我们看到的各种颜色的原因。如下图所示：

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这就是烟花的工作原理，从发射到合适的高度，再到爆炸，再到烟花表演的大小、图案和颜色！当然，我们唯一没有提到的是烟花爆炸时会发出的“砰”的声音，这是最简单的！
火药爆炸会产生向外移动的压力波。在压力波的前面，压力会达到非常高的水平，是正常大气的许多倍。我们听到的“轰隆”声仅仅是因为空气压力的快速变化的结果，这就是所有的声音产生原因，一种压力波。

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这就是烟花的物理原理！
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环球物理|它的大小、形状和颜色是怎么来的？，【物理原理】烟花的物理学原理( 二 )

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