鲁珀特之泪查看源代码讨论查看历史
模板参数错误！（代码34）
|
鲁珀特之泪（英语：Prince Rupert's Drop；直译为「鲁珀特王子之滴」）、或鲁伯特水滴，又被称为荷兰泪（英语：Dutch tears）[1]，以莱茵河的鲁普莱希特亲王名字命名。是将熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，就会形成这些如同蝌蚪状的玻璃泪滴。被俗称鲁珀特之泪的这种玻璃有着奇妙的物理特性：泪珠本身就和实心玻璃没什么两样，捏捏锤锤都安然无恙。然而，若是抓住其纤细的尾巴、稍微施加一些压力，那么整颗玻璃泪就会瞬间爆裂四溅、彻底粉碎。熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中，形成的如同蝌蚪状的“玻璃泪滴”且能承受巨大压力，俗称为“鲁珀特之泪”。
历史
17世纪，英国鲁伯特王子把熔化的玻璃液滴进水内造成玻璃珠。这种泪滴形的玻璃非常坚硬，就算以槌敲打也不会破碎。但是只要把玻璃滴尾部弄破，它便会突然爆碎成粉末。这种玩意还被带到朝庭上，用来戏弄人，称为鲁伯特水滴。
原理
鲁珀特之泪碎裂的原理叫做“裂纹扩展”，源于其内部不均衡的压力：当熔化的玻璃滴入冰水中时，玻璃表面迅速冷却形成外壳，而壳下的玻璃还仍然是液态。等到核部的玻璃也冷却凝结时，由于体积变化，液态的玻璃自然而然地向着已经是固态的外壳收缩，导致靠近表面的玻璃受到很大的压应力、而核心位置则被拉扯向四周，受到拉应力。
当尾部遭到破坏时，这些残余应力迅速释放出来，使得裂纹瞬间传遍全体、支离破碎。据高速摄影技术观测，其裂纹的传递速度可达秒速1,450米至1,900米。[2]
它可以说是钢化玻璃的一种。
发现
据悉，17世纪德国鲁珀特亲王无意间发现，熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中，能够形成如同蝌蚪状的“玻璃泪滴”，至此才有了“鲁珀特之泪”。鲁珀特之泪的头部能够承受巨大的压力，则是得益于其结构上的受力不均。而这个原理也被广泛应用于生产生活中，比如水滴型设计的潜艇便是。
奇妙特性
这些玻璃物体有着奇妙的特性：泪滴头部可以经受锤子的敲砸，但如果抓住泪滴尾部，稍微施力整颗玻璃泪滴就会立刻碎成粉末。
解密
将融化的玻璃依靠重力自然滴入水中，就会形成“鲁珀特之泪”。多年来，研究人员一直试图解开“鲁珀特之泪”的奥秘，但直到最近，科学家才在现代科技的帮助下得到答案。
1994年，普渡大学的S·钱德拉塞克兰和剑桥大学的M·M·乔杜里用高速摄影技术观察了泪滴的碎裂过程。他们通过实验得出结论：玻璃泪滴表面具有很很强的压应力，而内部具有很强的拉应力，所以，泪滴处于不稳定的平衡态，尾部则是“鲁珀特之泪”的七寸。
透射偏光显微镜可以测量轴对称透明物体的双折射。在实验中，研究人员将“鲁珀特之泪”悬浮在透明液体中，然后用红色LED照亮玻璃泪滴。他们借助偏光显微镜测量到光通过玻璃滴的光延迟，并用这些数据构建了整个玻璃滴的应力分布。
结果表明，玻璃滴头部表明的压应力高达 700 兆帕，近乎大气压的 7000 倍——这要比之前的预期高得多。而这些压应力的分布却很薄，约占玻璃滴直径的10%。
表面压应力让“鲁珀特之泪”拥有很高的结构强度。要使“鲁珀特之泪”破碎，必须在玻璃滴内部拉伸区形成裂纹，而表面裂纹只会沿着玻璃滴表面发展，不会深入内部拉伸区。但尾部却是“鲁珀特之泪”的阿喀琉斯之踵，因为尾部碎裂会使裂纹传入玻璃滴拉伸区，并迅速从内部土崩瓦解。
至此，“鲁珀特之泪”的硬度问题终于得到解答。
