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“鲁珀特之泪”,400年前的科学谜团得到解答

两个质子  · 公众号  · 科学  · 2017-06-20 16:01

正文

为什么蝌蚪状的 “鲁珀特之泪”(Prince Rupert's drops) 如此坚硬?这个问题自 17 世纪初以来,就一直困扰着科学家,如今终于得到解答。


图 |  “鲁珀特之泪”


在 17 世纪,德国的鲁珀特亲王送给英国国王查理二世一些蝌蚪状的玻璃泪滴。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。



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。



一个悬而未决的问题是, “鲁珀特之泪”内的这些应力是如何分布的。 理解了应力分布就能充分解释泪滴头部为何如此坚硬。


为此,钱德拉塞克兰和乔杜里开始和塔林理工大学(Tallinn University of Technology)教授希勒·阿边(Hillar Aben)合作。阿边是研究透明物体三维残留应力的专家。







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