Thủy tinh rất phổ biến trong cuộc sống của chúng ta. Cho dù là gương gia dụng hay cửa sổ, chúng đều được làm bằng kính.
Tuy nhiên, ngoài loại kính thông thường trong gia đình, bạn có biết còn có nhiều loại kính khác không? Ví dụ như gương kính vui nhộn, gương kính hai chiều và kính chống đạn?
Tiếp theo, chúng ta hãy tò mò và tìm hiểu về những nguyên lý kỳ diệu đằng sau chiếc kính này nhé!
1
Gương nhà vui chơi làm biến dạng con người như thế nào?
Gương Funhouse thường được tìm thấy ở các công viên giải trí hoặc trung tâm mua sắm lớn và có thể làm biến dạng các vật thể trong gương.
Nó không được tạo thành từ một mặt phẳng nhẵn như gương thông thường mà chủ yếu là gương lõm hoặc gương lồi, hoặc kết hợp cả hai.
Bây giờ tôi sẽ giải thích cho bạn theo góc nhìn quang học về cách gương nhà vui chơi có thể khiến con người bị biến dạng.
Gương nhà vui chơi trong sân chơi trẻ em của Trung tâm Khoa học Bắc Kinh
Nguồn: Ảnh chụp bởi tác giả
Gương cầu lõm sử dụng nguyên lý phản xạ ánh sáng và hình dạng bề mặt đặc biệt của gương có thể làm ánh sáng hội tụ. Khi chúng ta đặt một vật trước gương cầu lõm, đường đi của ánh sáng sẽ như sau:
Nguồn đường dẫn quang học hình ảnh gương lõm 丨 Internet
Chúng ta sử dụng mũi tên AB để biểu diễn một vật thể. Sau một loạt phản xạ, AB tạo thành ảnh ảo lớn hơn A'B' phía sau gương cầu lõm.
Điều này giải thích tại sao khi chúng ta đứng trước gương lõm, hình ảnh ảo của cơ thể chúng ta trong gương sẽ bị bóp méo và phóng to, trở nên béo và cao hơn.
Tương tự như vậy, chúng ta hãy xem đường đi của ánh sáng trong gương lồi:
Nguồn đường dẫn quang học hình ảnh gương lồi 丨 Internet
Có thể thấy rằng sau một loạt phản xạ từ gương cầu lồi, ảnh ảo tạo thành sau gương trở nên nhỏ hơn, do đó vật trong gương cầu lồi trông nhỏ hơn so với kích thước thực tế của nó.
Đối với gương nhà vui nhộn là sự kết hợp của các bề mặt lõm và lồi, chúng ta chỉ cần kết hợp hai nguyên lý trên khi phân tích.
Khi đứng trước một chiếc gương nhà vui nhộn như vậy, các bộ phận cơ thể hướng về phần lõm sẽ được phóng to trong gương, và các bộ phận cơ thể hướng về phần lồi sẽ bị thu nhỏ trong gương. Kết quả là, chúng ta trong tấm gương nhà vui vẻ sẽ bị bóp méo và biến dạng thành một "quái vật".
Bạn có nhìn thấy chiếc ghế thử nghiệm bị biến dạng trong gương nhà vui chơi không?
Nguồn: Trung tâm khoa học Bắc Kinh
Tất nhiên, tác dụng của gương nhà vui chơi không chỉ giới hạn ở kính. Bất kỳ bề mặt nào nhẵn, cong và có khả năng phản xạ ánh sáng đều có thể đạt được hiệu ứng tương tự. Trong Công viên thiếu nhi Trung tâm khoa học Bắc Kinh, có một loạt gương nhà vui chơi với nhiều độ cong khác nhau. Chào mừng bạn bè đến trải nghiệm nhé~
2
Kính hai mặt
Trong các bộ phim và chương trình truyền hình có chủ đề điều tra tội phạm và gián điệp, chúng ta thường thấy những cảnh như thế này: một tên tội phạm bị nhốt trong một phòng thẩm vấn sáng sủa, và nhiều cảnh sát đứng ở phòng bên cạnh (phòng tối). Cảnh sát có thể nhìn rõ hành vi của tội phạm qua tấm gương trong suốt, nhưng tội phạm trong phòng thẩm vấn không thể nhìn thấy cảnh sát đang quan sát mình.
Cảnh trên cả hai mặt của kính hai mặt
Nguồn: Ảnh chụp màn hình từ phim truyền hình và phim điện ảnh
Loại kính có tính chất truyền sáng theo một chiều này được gọi là kính hai mặt. Trên thực tế, nó không hề có tính chất ma thuật. Ngay cả một mảnh thủy tinh thông thường cũng có thể đạt được hiệu ứng tương tự.
Tôi tin rằng mọi người đều đã từng trải nghiệm điều này: trong đêm tối, khi chúng ta nhìn ra cửa sổ trong một căn phòng sáng, chúng ta sẽ thấy rằng tấm kính cửa sổ vốn trong suốt trở nên giống như một tấm gương, phản chiếu diện mạo của căn phòng, trong khi quang cảnh bên ngoài cửa sổ trở nên mờ ảo.
Trên thực tế, tất cả những điều này là do cường độ ánh sáng khác nhau trong nhà và ngoài trời cũng như hiệu suất của kính.
Bạn nên biết rằng không có loại kính nào trong suốt 100%. Khi ánh sáng chiếu vào kính, một phần ánh sáng sẽ phản xạ trở lại, một phần bị kính hấp thụ và phần còn lại đi qua kính.
Nguồn: Internet
Chúng tôi giả định rằng có hai phòng có độ sáng xung quanh khác nhau. Cường độ ánh sáng ở phòng bên trái là 100, và cường độ ánh sáng ở phòng bên phải là 10. Vì khả năng hấp thụ ánh sáng của tấm kính mỏng trong suốt là không đáng kể nên có thể bỏ qua.
Khi ánh sáng từ phía bên trái đi vào tấm kính bên phải, 10% ánh sáng bị phản xạ và 90% ánh sáng được truyền đi thành công. Lúc này, cường độ ánh sáng truyền tới phía bên phải là 90, và cường độ ánh sáng phản xạ trở lại là 10.
Khi ánh sáng từ bên phải đi vào tấm kính bên trái, 10% ánh sáng bị phản xạ và 90% ánh sáng được truyền đi. Lúc này, cường độ ánh sáng truyền sang bên trái là 9, cường độ ánh sáng phản xạ trở lại là 1.
Đối với người ở trong phòng sáng bên trái, cường độ ánh sáng phản xạ trở lại từ tấm kính là 10, trong khi cường độ ánh sáng truyền qua bên phải chỉ là 9. Ánh sáng truyền qua không mạnh bằng ánh sáng phản xạ trở lại từ tấm kính.
Đối với mắt người, việc nhìn rõ sẽ dễ dàng hơn khi có ánh sáng mạnh. Do đó, đối với những người ở căn nhà bên trái, tấm kính có thể phản chiếu quang cảnh trong nhà như một tấm gương, đồng thời cũng có thể mơ hồ nhìn thấy quang cảnh ở phòng đối diện.
Nguồn kính thường: Internet
Tuy nhiên, quang cảnh bên trong căn phòng bên phải lại khá khác biệt. Độ sáng của ánh sáng đi qua từ phía bên trái là 90, trong khi cường độ ánh sáng bên trong ngôi nhà bên phải phản chiếu từ kính chỉ là 1. Cường độ ánh sáng đi qua rõ ràng lớn hơn cường độ ánh sáng phản chiếu.
Do đó, đối với những người ở căn phòng bên phải, tấm kính này gần như trong suốt, họ có thể nhìn rõ cảnh tượng bên trong căn phòng bên trái qua nó.
Kính có độ truyền sáng 90% Nguồn: Internet
Bằng cách tận dụng hiệu ứng do sự chênh lệch độ sáng giữa hai phòng mang lại, ngay cả một tấm kính thông thường cũng có thể đạt được hiệu ứng của kính hai mặt, và sự chênh lệch độ sáng giữa hai phòng càng lớn thì hiệu ứng này sẽ càng rõ ràng.
Ngoài việc tăng độ chênh lệch độ sáng giữa hai phòng, người ta thường phủ một lớp màng bạc mỏng lên bề mặt kính để cải thiện hơn nữa hiệu suất phối cảnh một chiều của kính dưới cường độ ánh sáng khác nhau ở cả hai mặt.
Lớp màng bạc có thể ngăn cản ánh sáng đi qua kính, do đó làm tăng khả năng phản xạ của kính và giảm khả năng truyền sáng của kính. Khi ánh sáng phản xạ tăng lên và ánh sáng truyền qua giảm đi, hiệu ứng truyền qua một chiều được giới thiệu ở trên sẽ trở nên rõ ràng hơn.
Khi hệ số phản xạ là 50%, tức là cường độ ánh sáng phản xạ và cường độ ánh sáng truyền qua bằng một nửa cường độ ánh sáng tới thì độ truyền qua một phía của kính là tốt nhất. Những người ở trong phòng sáng không thể nhìn thấy những gì đang diễn ra sau tấm kính, nhưng những người ở trong phòng tối có thể nhìn rõ mọi chi tiết ở phía bên kia tấm kính.
Kính có nguồn truyền dẫn 50%丨Internet
Các bạn quan tâm có thể tự tính toán và chứng minh nhé~
3
Kính chống đạn
Kính chống đạn cũng là hình ảnh thường thấy trong phim ảnh và phim truyền hình. Khi những tay súng muốn bắn một số nhân vật quan trọng trong xe hơi, họ sẽ thấy rằng những viên đạn không thể xuyên qua cửa sổ xe và vụ ám sát cuối cùng sẽ thất bại. Đây là tác dụng của kính chống đạn.
Kính an ninh của cửa hàng trang sức sau vụ cướp, có thể đã bị trúng đạn.
Nguồn: Wikipedia
Kính chống đạn, còn gọi là kính an toàn, được tạo thành từ ba phần: lớp kính chịu lực, lớp vật liệu chuyển tiếp và lớp kính bảo vệ, được liên kết với nhau dưới nhiệt độ và áp suất cao.
Cấu trúc của kính chống đạn xuất phát từ Internet
Lớp chịu lực nằm ở mặt ngoài cùng của kính chống đạn và được làm bằng kính dày, có độ bền cao. Sau khi bị đạn bắn trúng, lớp chịu lực sẽ bị vỡ ra, hấp thụ động năng của viên đạn, làm thay đổi hình dạng của viên đạn hoặc phá hủy viên đạn, khiến viên đạn mất đi sức mạnh để tiếp tục va chạm.
Vật liệu lớp chuyển tiếp có độ bám dính rất tốt và có độ linh hoạt nhất định. Nó thường được làm bằng nhựa trong suốt và có thể hấp thụ một phần năng lượng sinh ra khi đạn va chạm, khiến hướng đi của viên đạn thay đổi.
Do kính của lớp chịu lực được liên kết chặt chẽ với lớp chuyển tiếp nên khi kính bị đạn bắn vỡ, hầu hết các mảnh vỡ sẽ vẫn bám vào bề mặt của lớp chuyển tiếp và không có nhiều mảnh vỡ bay ra ngoài, do đó đảm bảo tính toàn vẹn của kết cấu.
Lớp bảo vệ an toàn bên trong cũng được làm bằng kính cường lực, có độ đàn hồi và độ bền tuyệt vời. Nó có thể hấp thụ phần năng lượng còn lại sau khi bị lớp chịu lực và lớp chuyển tiếp làm suy yếu, từ đó chặn đạn tốt hơn và đảm bảo đạn không xuyên qua kính chống đạn.
Kiểm tra nguồn kính chống đạn丨Internet
Là vật liệu composite nhiều lớp, kính chống đạn kết hợp hoàn hảo giữa "độ cứng" của kính ở cả hai mặt với "độ mềm" của lớp chuyển tiếp ở giữa, mang lại khả năng chống va đập tuyệt vời.
Trong lĩnh vực xây dựng, hàng không vũ trụ, máy móc, v.v., ý tưởng "kết hợp giữa độ cứng và độ linh hoạt" này thường được sử dụng trong thiết kế vật liệu và vật liệu composite đã trở thành thành viên không thể thiếu của vật liệu công nghiệp hiện đại.
Tất nhiên, ngoài ba loại kính được giới thiệu ngày nay, còn có rất nhiều loại kính chuyên dụng mới lạ được sử dụng trong nhiều dịp khác nhau trong cuộc sống, mang lại sự tiện lợi cho cuộc sống của chúng ta. Có thể bạn cũng muốn tự mình tìm ra chúng.
Chuyên gia kiểm toán: Miao Guangyao
Tiến sĩ Vật lý Vật chất ngưng tụ
Nguồn: Trung tâm khoa học kỹ thuật số Bắc Kinh
