12,135
次編輯
變更
魯伯特之淚
,無編輯摘要
[[File:魯伯特之淚.jpg|230px|thumb|有框|右|魯伯特之淚。[https://www.163.com/dy/article/FR6K7E4P053299CD.html 原圖鏈接]]]
'''魯伯特之淚'''(Prince Rupert's Drop,也稱為 「 荷蘭之淚 」 或 「 巴達維亞之淚 」 ),是鋼化玻璃通過滴落熔融創建珠玻璃入冷水,固化成[[蝌蚪]]形液滴,具有長而薄的尾部,能承受[[鎚頭]]或[[子彈]]在球形末端上的打擊而不會破裂,但是尾端被割斷玻璃瞬間爆炸粉碎成粉末,非常奇特。<ref>[https://archive.org/details/forcesnatureapo01guilgoog 大自然的力量:對物理現象研究的通俗介紹]麥克米蘭和有限公司</ref> 。
==概述==
'''魯伯特之淚'''是通過將熔融的玻璃 滴 滴入冷水中而產生的。水從外部向內迅速冷卻並固化玻璃。 這種熱淬火 可以使用快速冷卻的球體的簡化模型來描述 這種熱淬火 。由於兩種不同的機械性能,魯珀特親王的水滴一直保持著近400年的科學好奇心:當尾巴被割斷時,水滴會爆炸性地分解成粉末,而球形的頭部可以承受高達15,000的壓縮力牛頓(3,400磅力)。
==歷史==
== 應力==壓力分布將有助於解釋液滴的頭部。為此,Chandrasekar和Chaudhri開始與愛沙尼亞塔林理工大學教授希拉爾·阿本合作。Aben專門從事確定透明三維物體中的 殘餘應力==,如魯伯特之淚。
他們發表在應用物理學雜誌發表的新研究中,Aben,Chandrasekar,Chaudhri和他們的合作者已經使用透射偏振器調查了魯珀特王子的液滴中的應力分布,顯微鏡測量在一個軸對稱的透明物體的折射率。在他們的實驗中,研究人員將魯珀特王子的液滴放在透明液體中,然後用紅色的LED照亮。研究人員利用偏光鏡測量了光線穿過玻璃滴時的光學相位差,然後使用數據來構建在整個液滴的應力分布。
===頭部表面壓應力===
液滴的頭部具有比以前認為高達700兆帕的高得多的表面壓應力,這是大約7000倍的大氣壓。該表面壓縮層也較薄,是頭部直徑的10%左右。這些值使液滴頭具有非常高的斷裂應力。為了打破液滴,必須產生進入液滴內部張力區域的裂縫。由於表面上的裂紋傾向於平行表面,所以不能進入張力區域。相反,打破液滴的最簡單的方法是打破尾巴,因為這個位置的干擾使裂縫進入張力區。
荷蘭科學家康斯坦丁•惠更斯(Constantijn Huygens)要求紐卡斯爾公爵夫人瑪格麗特•卡文迪許(Margaret Cavendish)研究液滴的性質。在進行實驗後,她的觀點是,裡面有少量的揮發性液體。在20世紀和21世紀進行的研究進一步發展闡明了液滴相互矛盾的特性的原因。這些液滴內部具有很高的殘餘應力會引起反直覺的特性。
===殘餘應力===
液滴的異常特性即噴頭的強度,是噴頭外表面附近存在巨大的壓縮殘餘應力(高達700兆帕斯卡(100,000 psi))的直接結果。這種應力分佈是通過使用玻璃的應力誘發雙折射的自然特性以及採用3D光彈性技術來測量的。由於殘餘壓縮應力而產生的高斷裂韌性使魯珀特王子的油滴成為鋼化玻璃的最早實例之一。