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炮竹声声迎祥瑞你知道炮竹的前世今生吗?_鞭炮_炮竹

萌界大人物 2025-01-08 03:42:17 0

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正月初五又称“破五”,民间传说这一天是财神的生日,人们在这一天燃放鞭炮欢迎财神,以求财源滚滚。

鞭炮声声迎财神

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炮竹:我裂开了

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(图片来自网络侵删)

利用炮竹驱邪迎祥瑞的习俗在我国有着悠久的历史:

春秋期间

春秋末年范蠡:“大年夜烧盆炮竹与照田蚕看火色,同是夜取安静为吉”。

汉代

西汉时东方朔在《神异经》也记述有“炮竹驱山魈”的故事。

南北朝期间

南北朝梁宗懔编撰的《荆楚岁时记》中曾记载:“正月一日是三元之日也。
《春秋》谓之端月。
鸡鸣而起,先于庭前炮竹,以辟山臊恶鬼。

唐代

唐代刘禹锡有诗云:“照潭出老蛟,炮竹惊山鬼”。

这些记载解释,从春秋期间开始,我国便有了采取竹子燃烧时爆裂发出响声的“炮竹”,人们利用炮竹来驱邪辞旧迎祥瑞。

庭院炮竹图

早期的“炮竹”利用的是空气受热膨胀的事理。
竹枝中空有节,竹节腔中的空气在燃烧时受热膨胀,使得竹节会溘然爆裂而发出响声,达到“爆”出声响的效果。

炸药:我燃起来了

小儿放纸炮图

到了宋朝,由于炸药的发明,逐渐涌现了以炸药为质料的炮竹。
宋代《会稽志》卷十三中记载:“除夕炮竹相闻,亦或以硫黄作爆药,声尤震厉,谓之爆仗”,可知爆仗在宋朝被用于除夕燃放了。

南宋周密《武林往事》卷三“岁除”条中记载:“至于爆仗,有为果子人物等类不一。
而殿司所进屏风,外画钟馗捕鬼之类。
而内藏药线,一爇连百余不绝”。
一爇连百余不绝”,便是把单个的炮仗连接在一起,即后来的鞭炮。

炮仗构造图

鞭炮爆炸的基本事理是炸药的化学反应。
用纸卷把炸药和氧化剂卷在中间,顶部插上引线,底部利用泥土或者其它粘结剂密封严实。
我们在中学学习过火药燃烧的化学方程式:

S+2KNO3+3C== K2S+3CO2↑+N2↑

当点燃引线,炸药被引燃后在密封的纸筒中剧烈燃烧并产生大量气体,气体剧烈膨胀,将纸筒从中部挤破,鞭炮就发出了爆炸声。

烟花:OK,起飞

五颜六色的烟花

除了鞭炮,人们还制作出了烟花,元代赵孟頫有诗云:“纷纭残酷如星陨,㸌㸌喧豗似火攻”,烟花的发明更为节日增长了几分色彩。

烟花构造图

烟花构造分为两部分,其一是推进部分,其二是效果件,即礼花弹。
推进部分同样利用炸药燃烧事理,只是发射药由坚固的纸壳包裹,炸药燃烧产生的气体无法胀裂纸壳,只能从端部预留的空隙喷出,从而将礼花弹推进到空中。
而礼花弹中除了爆炸所用的炸药之外,还添加了许多化合物,比如钠盐、钡盐等,利用焰色反应产生多种多样的颜色。

焰色反应

然而,由于燃放鞭炮带来的安全和环境问题,许多地方实行禁鞭令。
因此,人们陆续发明了许多鞭炮的替代品。

比如压爆气球......

车碾气球仿照鞭炮

再比如舞鞭,往期我们先容过舞鞭发生的事理(传送门戳这里)。
在2002年的一篇PRL上,研究职员还专门对鞭子音爆的产生缘故原由的剖析,研究显示鞭鞘的速率能达到2马赫(2倍音速)。
据作者打算,尖真个速率能够达到鞭子初始速率的30倍以上。

鞭鞘产生冲击波 来源:Smarter Every Day

抽打鞭子代替鞭炮

电子礼炮:声光电的模拟秀

目前还有一种比较盛行的鞭炮替代品是电子礼炮与电子鞭炮。
我们首先来看看这个大家伙——电子礼炮。

电子礼炮实物图

电子礼炮的事理是气体爆炸产生礼炮声。
电子礼炮利用厚壁且无缝隙的钢管来制作炮筒。

电子礼炮构造图

人们利用电路掌握电磁阀,向炮管中按照比例充入氧气与天然气,通过点火装置点燃稠浊气体,赌气体爆炸发出礼炮声。

电子礼炮事理图

讲完大家伙,我们再来看看小家伙——电子鞭炮。

电子鞭炮实物图

所谓电子鞭炮,便是通过电路掌握实现真实鞭炮爆炸时发出的光、声、烟雾等征象。
下面我们来仔细剖析一下它的事情事理。

对电子鞭炮而言,最主要的便是仿照鞭炮爆炸的声音。
现在一样平常有两种实现办法。

第一种方法是利用喇叭进行仿照,其事理是利用电路播放提前录制好的高质量鞭炮爆炸声音。
例如下图所示电路中利用ISD1820单段语音录放芯片记录鞭炮爆炸声。

电子鞭炮音频产生电路事理图

第二种方法是通过电路实现高压击穿空气来产生爆炸声。

单管自激升压电路图

生活中常见的是18650锂电池,能够供应大约3.7V电压。
利用单管自激升压电路作为高压发生电路,能够将3.7V电压提升到十几千伏的高压为电容充电。
电阻R1、二极管D1构成基极分压式偏置电路,使三极管Q1集电极线圈产生的旗子暗记反馈给基极线圈,产生自激振荡,从而使次级线圈得到数倍的电压。
高压击穿空气形成刺耳的声音,从而仿照出鞭炮爆炸的声音效果。

除了鞭炮爆炸声音的仿照,电子鞭炮利用LED电路能够实现爆炸火花的仿照。
鞭炮的爆炸火花总是伴随爆炸声产生,而利用声控闪光电路便可以仿照出伴随爆炸声涌现的闪光。

声控闪光电路

声控闪光电路中两个三极管Q2、Q3组成两级直接耦合放大电路。
选取得当的R3、R4,当外界无声音变革三极管Q2处于临界饱和状态,从而导致三极管Q3处于截止状态,这时三只LED中没有电流利过而保持熄灭状态。

当麦克风MIC吸收到声波旗子暗记时,音频旗子暗记转化为电流旗子暗记流入三极管Q2的基极,从而导致Q2退出饱和状态,Q2的集电极电压上升。
如此,三极管Q3便会导通,使得三只LED点亮发光。
如果输入音频旗子暗记较弱,不敷以使Q2退出饱和状态,LED仍保持熄灭状态,只有较强旗子暗记输入时,二极管才点亮发光,以是二极管能随着环境声音旗子暗记的强弱起伏而闪烁发光。

回顾爆仗的前世今生,从早期的“炮竹”到利用了炸药的炮仗,再到现在电子鞭炮、电子礼炮等替代品,不断变革的是发声办法,不变的是人们利用响声来表达辞旧驱邪迎祥瑞的心愿。
随着科技的发展,爆仗作为实体在未来可能会不断演化,但其作为人们追求美好未来的意志载体不会发生改变。

参考文献:

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编辑:C&C,Dannis

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