魯珀特之淚
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魯珀特之淚（英語：Prince Rupert's Drop；直譯為「魯珀特王子之滴」）、或魯伯特水滴，又被稱為荷蘭淚（英語：Dutch tears）[1]，以萊茵河的魯普萊希特親王名字命名。是將熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，就會形成這些如同蝌蚪狀的玻璃淚滴。被俗稱魯珀特之淚的這種玻璃有着奇妙的物理特性：淚珠本身就和實心玻璃沒什麼兩樣，捏捏錘錘都安然無恙。然而，若是抓住其纖細的尾巴、稍微施加一些壓力，那麼整顆玻璃淚就會瞬間爆裂四濺、徹底粉碎。熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中，形成的如同蝌蚪狀的「玻璃淚滴」且能承受巨大壓力，俗稱為「魯珀特之淚」。
目錄
歷史
17世紀，英國魯伯特王子把熔化的玻璃液滴進水內造成玻璃珠。這種淚滴形的玻璃非常堅硬，就算以槌敲打也不會破碎。但是只要把玻璃滴尾部弄破，它便會突然爆碎成粉末。這種玩意還被帶到朝庭上，用來戲弄人，稱為魯伯特水滴。
原理
魯珀特之淚碎裂的原理叫做「裂紋擴展」，源於其內部不均衡的壓力：當熔化的玻璃滴入冰水中時，玻璃表面迅速冷卻形成外殼，而殼下的玻璃還仍然是液態。等到核部的玻璃也冷卻凝結時，由於體積變化，液態的玻璃自然而然地向着已經是固態的外殼收縮，導致靠近表面的玻璃受到很大的壓應力、而核心位置則被拉扯向四周，受到拉應力。
當尾部遭到破壞時，這些殘餘應力迅速釋放出來，使得裂紋瞬間傳遍全體、支離破碎。據高速攝影技術觀測，其裂紋的傳遞速度可達秒速1,450米至1,900米。[2]
它可以說是鋼化玻璃的一種。
發現
據悉，17世紀德國魯珀特親王無意間發現，熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中，能夠形成如同蝌蚪狀的「玻璃淚滴」，至此才有了「魯珀特之淚」。魯珀特之淚的頭部能夠承受巨大的壓力，則是得益於其結構上的受力不均。而這個原理也被廣泛應用於生產生活中，比如水滴型設計的潛艇便是。
奇妙特性
這些玻璃物體有着奇妙的特性：淚滴頭部可以經受錘子的敲砸，但如果抓住淚滴尾部，稍微施力整顆玻璃淚滴就會立刻碎成粉末。
解密
將融化的玻璃依靠重力自然滴入水中，就會形成「魯珀特之淚」。多年來，研究人員一直試圖解開「魯珀特之淚」的奧秘，但直到最近，科學家才在現代科技的幫助下得到答案。
1994年，普渡大學的S·錢德拉塞克蘭和劍橋大學的M·M·喬杜里用高速攝影技術觀察了淚滴的碎裂過程。他們通過實驗得出結論：玻璃淚滴表面具有很很強的壓應力，而內部具有很強的拉應力，所以，淚滴處於不穩定的平衡態，尾部則是「魯珀特之淚」的七寸。
透射偏光顯微鏡可以測量軸對稱透明物體的雙折射。在實驗中，研究人員將「魯珀特之淚」懸浮在透明液體中，然後用紅色LED照亮玻璃淚滴。他們藉助偏光顯微鏡測量到光通過玻璃滴的光延遲，並用這些數據構建了整個玻璃滴的應力分布。
結果表明，玻璃滴頭部表明的壓應力高達 700 兆帕，近乎大氣壓的 7000 倍——這要比之前的預期高得多。而這些壓應力的分布卻很薄，約占玻璃滴直徑的10%。
表面壓應力讓「魯珀特之淚」擁有很高的結構強度。要使「魯珀特之淚」破碎，必須在玻璃滴內部拉伸區形成裂紋，而表面裂紋只會沿着玻璃滴表面發展，不會深入內部拉伸區。但尾部卻是「魯珀特之淚」的阿喀琉斯之踵，因為尾部碎裂會使裂紋傳入玻璃滴拉伸區，並迅速從內部土崩瓦解。
至此，「魯珀特之淚」的硬度問題終於得到解答。
