面對顧偉那雙仿佛能穿透人心的審視目光,林允寧只是將手從分光計上收回,懶洋洋地插回了校服褲兜。
“老師,我沒學過您說的‘差動調節法’?!?/p>
他的聲音平靜,卻讓顧偉眉頭鎖得更緊。
沒學過?
沒學過能調得這么快、這么穩?
“我只是覺得,”
林允寧的下巴朝那三顆調節螺絲揚了揚,語氣里帶著一絲渾然天成的嫌棄,“三個旋鈕攪在一起調,跟沒頭蒼蠅似的,太麻煩了。我找到一個能讓它們‘解耦’的對稱操作,一次只動一個自由度,比較省事。算是‘控制變量’吧?
“至于‘兩側逼近’消除回差,這不是實驗教材上講過的基本操作么?”
這番輕描淡寫的回答,讓顧偉徹底噎住了。
將精密光學的核心技巧,輕描淡寫地歸結為“嫌麻煩”、“省事”和“基本操作”?
這小子……腦子到底是什么構造?
他第一次感覺自己引以為傲的專業壁壘,被對方用一種蠻不講理的野路子,輕松地捅了個對穿。
看著林允寧那張帥得氣人卻又理所當然的臉,顧偉深吸一口氣,推了推眼鏡,收起情緒,只留下一絲凝重。
“都跟我來?!?/p>
他沒有再多說一個字,轉身帶著眾人穿過走廊,推開了另一間實驗室的大門。
如果說剛才的光學實驗室是“精密”,那么這里就是“混沌”。
空氣中彌漫著松香被電烙鐵融化時,那股獨特的刺鼻香氣。
實驗臺上,各種顏色的杜邦線、凌亂的面包板、直流穩壓電源和數字萬用表交織在一起,如同一個剛剛經歷過風暴的戰場。
“光學,玩的是幾何,是完美?!?/p>
顧偉用指關節敲了敲桌上的示波器,發出沉悶的響聲,眼神掃過眾人,“現在歡迎來到電學的世界,這里沒有完美,只有無處不在的‘幽靈’——噪聲。
“你們理論算得再漂亮,到了這兒,一個接觸不良,一個該死的熱電勢,就能讓你們的理論變成一堆笑話。聽懂了嗎?”
他從一個防靜電袋里取出一塊用銅片自制、只有指甲蓋大小的樣品,接到復雜的橋路上,言簡意賅地說道:
“你們接下來的任務,”
他指著樣品,“測量它的電阻,量級是毫歐。”
毫歐級別!
梁立峰等人倒吸一口涼氣。
他們平時在學校做的,最多是幾十歐姆的電阻測量,誤差幾個歐姆都無傷大雅。
可到了毫歐級別,一小段導線、一個接觸不良的焊點,都可能帶來毀滅性的誤差!
“應該用什么方法來測這個電阻,有思路么?”
顧偉沒有理會學生們的震驚,點了點梁立峰:
“你來說說?!?/p>
“惠斯通電橋?”
梁立峰稍加思索,便給出了答案。
顧偉搖了搖頭:
“能回答出惠斯通電橋,也算不錯了,不過,二線法在這個量級是自殺。今天,我要教你們的,是開爾文雙臂電橋。”
他轉身在白板上畫出了一個比普通惠斯通電橋復雜數倍的電路圖,講解了四端法的核心要義,這才拿起電烙鐵,像個嚴苛的外科主任般講解焊接技術:
“焊點,必須是光滑、圓潤的銀色球體。任何發黑、拉尖的,都叫‘虛焊’,用吸錫器弄掉重來!”
最后,他敲了敲白板,做了總結陳詞,眼神銳利如刀:
“在精密測量里,真正的幽靈,是接觸電阻和熱電勢。
“不同金屬的接點在溫差下會產生微伏級熱電勢,像一顆貼在信號上的小電池,讓你永遠找不到真正的平衡點。”
他頓了頓,將問題拋給了他們:“具體怎么操作來規避這些噪音,是你們今天要解決的問題?,F在,開始吧。”
一聲令下,實驗室立刻忙作一團。
梁立峰和周智彬等人,第一次拿起電烙鐵,手抖得像帕金森。
滾燙的焊錫不是滴到了桌上,就是凝固成一坨丑陋的疙瘩。
空氣中,助焊劑焦糊的味道刺鼻。
“滋啦——”
一聲輕響,伴隨著一股蛋白質焦糊的“肉香”,周智彬被燙出一個小泡,疼得齜牙咧嘴。
顧偉抱著手臂,冷眼旁觀,不斷搖頭。
而風暴的中心,林允寧的實驗臺,卻是一片異樣的寧靜。
他沒有急著上電,而是先用細砂紙把樣品與線頭的氧化層打凈,再薄薄涂一層助焊劑。
【心靈手巧 LV.1】的被動天賦,讓他的手腕和手指,展現出了遠超常人的穩定性。
送錫、加熱、撤離,三個動作一氣呵成。
一個個光滑、圓潤、如同鏡面般的完美焊點,在他的手下悄然誕生。
這一幕,讓不遠處的顧偉瞳孔猛地一縮。
這從容的姿態和穩定的焊法……根本不像一個初學者的手!
倒像個在流水線上工作了十年的老師傅!
林允寧沒有停歇,他將電路布線設計得如同藝術品,導線成對絞合以減少磁耦合,所有回路在同一參考點匯合成星形回路,避免形成環流回路。
在實驗中,他的取樣線盡量同材、等長并排捆扎、等溫布置,讓它們‘共冷共熱’,從而盡可能抵消熱電勢帶來的影響。
當他合上電源開關時,檢流計的指針只是輕微晃動了一下,便穩定了下來,顯示出一個微小的偏壓。
但問題,也隨之而來。
他發現,即使電路完美,檢流計的指針依然在一個極小的范圍內,進行著一種緩慢而線性的漂移。
像一條找不到方向的懶蛇。
林允寧的眉頭不易察覺地蹙了一下,內心閃過一絲煩躁:
“嘖,自熱效應,真夠粘人的。跟這種‘鬼漂移’玩捉迷藏?一輩子都別想下班。”
自熱效應,測量小電阻時無法規避的難題。
電流通過樣品,產生的微小熱量,會緩慢改變著樣品的電阻率。
這個漂移,與顧偉口中的由于接點溫差產生的熱電勢“幽靈”不同。
它會隨時間爬升,但隨電流換向不翻轉。
面對這個難題,林允寧咂了咂嘴,沒有像其他人一樣,去追逐那個不斷漂移的平衡點。
他只是靜靜地觀察了半分鐘,手指在桌上無意識地敲擊著極富節奏感的鼓點,似乎在思考。
“寧神在干什么?他放棄了?”
梁立峰看得一頭霧水?!昂椭苤潜蛎婷嫦嘤U。
下一秒,林允寧動了。
他做出了一個讓所有人都看不懂的操作。
“啪嗒?!?/p>
他伸出左手,果斷按下橋路上的極性換向開關,電路中的電流瞬間反向。
檢流計的指針猛地向反方向偏轉。
而幾乎在同一時刻,他懸在電橋的精密可變電阻旋鈕上的右手,已經開始飛速旋轉旋鈕!
“熱電勢不隨換向變號,而IR會變號?!?/p>
林允寧低聲自語,看了看手腕上的電子表,開始掐表,布置兩輪等時序列測量。
“第一輪,正向電流,五秒?!?/p>
他沒有去死摳零位,而是讓指針在零點附近緩慢線性漂移,每秒的微小偏差,用鉛筆點在坐標紙上。
五秒一到,他再次按下換向開關!
“第二輪,反向電流,五秒?!?/p>
同樣的操作,他在坐標紙上記錄下第二組漂移的數據點。
“他在干什么?!”
梁立峰和周智彬也停下了手中的活,滿臉困惑地看著這一幕。
顧偉的心跳,卻不受控制地開始加速。
他好像……抓住了什么。
林允寧放下筆,將坐標紙上兩簇各自獨立的點,用直尺連成兩條近似平行的“漂移線”。
然后,他在紙上做了一個讓顧偉頭皮發麻的動作:
取兩條直線在時間t=0時的中點,作為外推的“真零點”!
“我的天……”
顧偉感覺自己的呼吸都停滯了。
換向測量,是為了消除熱電勢這個直流偏壓。
而等時序列測量再外推,是為了消除自熱效應這個線性漂移!
這小子……他沒有在“躲避”噪聲!
他是在給“噪聲”本身建模!
然后用數學的對稱性,優雅地將它從信號中徹底剔除!
這才是物理學家的思維方式!
林允寧將電位計微微回撥到那個計算出的“真零點”位置。
再次換向,檢流計的指針只是輕輕一顫,便如被釘死一般,穩穩地停在了正中央!
平衡!
一次成功!
一個堪稱完美的、剔除了所有直流噪聲的零點!
“重復性驗證?!?/p>
林允寧嘀咕了一句,又按同樣流程做了第二組( I/?I)等時序列,兩次外推的零點差異小于一個細小刻度——數據自洽。
他這才拿起筆,在記錄本上寫下最終結果,并附帶了完整的不確定度評估。
最后,他補了一句建議:
“以更小電流復測,可驗證自熱效應的線性關系。”
【你完成了開爾文雙臂電橋測量電阻實驗】
【難度系數:1.5】
【完成度:100%】
【思維創新:B】
【綜合評定:B 】
【結算獎勵:模擬時長20小時30分鐘!】
【剩余模擬時長:776小時45分鐘】
當林允寧將那份堪稱范本的實驗報告遞過來時,顧偉已經徹底呆住了。
他接過報告,沉默了許久,才緩緩走到白板前,輕輕敲了兩下:
“都停一下,看這邊?!?/p>
他的聲音不再冰冷,反而帶著一絲自己都未曾察覺的、發現寶藏的顫音。
“這位同學的做法,就是這個實驗的正確答案。他用的不光是手,還有腦子。記住,他是用建模和對稱性,把誤差變成了可以利用的工具?!?/p>
周智彬捂著被燙起泡的手,咽了口口水:
“所以……剛才那幾分鐘,我們在追著漂移跑,他在把漂移當成參數放到模型里面了?”
“差不多?!?/p>
顧偉難得露出一點笑,“大家記一下要點:第一,換向平均消除熱電勢……”
說完,他轉向林允寧,語氣依舊平靜,但眼神里卻多了一絲從未有過的鄭重。
“你叫林允寧,是吧?”
他頓了頓,說出了一句讓所有人震驚的話。
“明天的常規訓練,你不用來了。”
梁立峰等人心中一沉,以為林允寧那副懶洋洋的散漫態度,惹怒了這位嚴格的老師。
然而,顧偉的下一句話,卻讓他們感覺自己的世界觀,再一次被按在地上摩擦。
“早上八點,實驗中心樓下等我?!?/p>
顧偉看著他,像是在發出一個不容拒絕的邀請。
“常規試驗太簡單,得給你加點碼?!?/p>
……