審核專家：苗光耀

凝聚態(tài)物理博士

玻璃在我們的生活中再常見(jiàn)不過(guò)了。無(wú)論是家用鏡子還是窗戶，都是用玻璃制品做成的。

可是，除了家里的普通玻璃之外，你是否還知道更多種類的玻璃呢？比如，玻璃哈哈鏡、玻璃雙面鏡以及防彈玻璃？

接下來(lái)，就讓我們帶著好奇心，來(lái)了解這些玻璃背后的神奇原理吧！

哈哈鏡是怎么讓人變形的？

哈哈鏡經(jīng)常出現(xiàn)在游樂(lè)場(chǎng)或者大型商場(chǎng)里，能夠使鏡中的物體扭曲變形。

它并不像常見(jiàn)的鏡子一樣由光滑的平面構(gòu)成，而是多為凹面鏡或凸面鏡，以及兩者的組合。

下面小編就從光學(xué)的角度帶大家了解下，哈哈鏡到底是怎么讓人變形的。

凹面鏡利用了光線反射的原理，其特殊的表面形狀可以使光線會(huì)聚。當(dāng)我們把一個(gè)物體放在凹面鏡前方時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下圖這樣的光路：

我們用箭頭AB代表一個(gè)物體，經(jīng)過(guò)一系列反射，AB在凹面鏡后方形成了一個(gè)放大的虛像A’B’。

這就解釋了為什么當(dāng)我們站在凹面哈哈鏡前方時(shí)，身體在鏡子中產(chǎn)生的虛像會(huì)扭曲變大，變得又胖又高。

同樣，我們來(lái)看一看凸面鏡的光路：

可以看到，經(jīng)過(guò)凸面鏡一系列的反射之后，鏡子后面所成的虛像變小了，因此凸面鏡中的物體比實(shí)際中顯得更小。

而對(duì)于凹面與凸面組合的哈哈鏡，我們?cè)诜治鰰r(shí)只需要把上面兩條原理結(jié)合即可。

站在這樣的哈哈鏡面前時(shí)，正對(duì)凹面部分的身體部位在鏡中會(huì)被放大，正對(duì)凸面的身體部位在鏡中會(huì)被縮小。于是，哈哈鏡里面的我們就會(huì)扭曲變形，變成一個(gè)“怪物”的模樣。

當(dāng)然，哈哈鏡的效果不僅限于玻璃，只要是表面光滑、有弧度，具有反射光線能力的表面都可以達(dá)到類似的效果。在北京科學(xué)中心兒童樂(lè)園里，就有一組有著各種弧度的哈哈鏡，歡迎小伙伴們來(lái)親身體驗(yàn)~

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雙面玻璃

在刑偵、諜戰(zhàn)主題的影視作品中我們常見(jiàn)到這樣的場(chǎng)景：一個(gè)罪犯被關(guān)在明亮審訊室里，審訊室的隔壁房間（暗房）里站著很多警察。警察通過(guò)透明的鏡子將罪犯的行為一覽無(wú)余，而審訊室里的罪犯卻看不到警察在觀察自己。

這種具有單面透過(guò)性質(zhì)的玻璃叫做雙面玻璃。其實(shí)，它一點(diǎn)也不神奇，即使是一塊普通玻璃也能達(dá)到類似效果。

想必大家都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，漆黑的夜里，當(dāng)我們?cè)诿髁恋奈堇锍巴馔r(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)原本透明的窗戶玻璃變得像鏡子一樣，映出房間里的樣子，而窗外的場(chǎng)景卻變得模糊不清。

這一切其實(shí)是室內(nèi)外光強(qiáng)不同以及玻璃的性能造成的。

要知道任何玻璃都不是100%透明的，當(dāng)光線照射到玻璃時(shí)，一部分被反射回去，一部分被玻璃吸收，剩下的才會(huì)透過(guò)玻璃。

我們假設(shè)有左右兩間環(huán)境亮度不同的屋子，左側(cè)屋內(nèi)的光強(qiáng)是100，右側(cè)屋內(nèi)的光強(qiáng)是10，由于透明薄玻璃吸收光的能力微乎其微，暫且忽略不計(jì)。

當(dāng)左側(cè)光向右射入玻璃時(shí)，有10%的光被反射，90%的光成功透過(guò)，此時(shí)透到右側(cè)的光強(qiáng)為90，反射回來(lái)的光強(qiáng)為10。

當(dāng)右側(cè)的光向左射入玻璃時(shí)，同樣有10%的光被反射，90%的光透過(guò)，此時(shí)，透到左側(cè)的光強(qiáng)為9，反射回的光強(qiáng)為1。

對(duì)于左邊明亮屋子里的人來(lái)說(shuō)，玻璃反射回來(lái)的光強(qiáng)為10，而右側(cè)透過(guò)來(lái)的光強(qiáng)僅為9，透過(guò)來(lái)的光還沒(méi)有玻璃反射回來(lái)的強(qiáng)。

對(duì)于人眼而言，光線較強(qiáng)時(shí)更容易看清楚，于是，在左側(cè)屋內(nèi)的人看來(lái)，玻璃就像鏡子一樣能映出室內(nèi)的場(chǎng)景，模模糊糊地也能看見(jiàn)從對(duì)面房間透過(guò)來(lái)的景象。

然而，右側(cè)屋子里面卻是另外一番場(chǎng)景。從左側(cè)透過(guò)來(lái)的光亮度為90，而從玻璃反射回來(lái)的右側(cè)屋子內(nèi)部的光強(qiáng)度僅為1，透過(guò)來(lái)的光顯然要比反射的光強(qiáng)度大。

因此，對(duì)于右側(cè)屋子里的人，這塊玻璃幾乎是透明的，透過(guò)它可以很清楚地看到左側(cè)房間里面的場(chǎng)景。

利用兩個(gè)房間亮度差異帶來(lái)的效應(yīng)，即便一塊普通玻璃也能達(dá)到雙面玻璃的效果，而且兩個(gè)房間亮度差異越大，這種效應(yīng)就越明顯。

除了增加兩個(gè)屋子的亮度差異外，人們?yōu)榱诉M(jìn)一步提升玻璃在兩側(cè)不同光強(qiáng)下單面透視的性能，通常會(huì)在玻璃表面鍍一層薄薄的銀膜。

銀膜可以阻礙光線透過(guò)玻璃，使玻璃的反射率提高，透過(guò)率降低。當(dāng)反射的光增多，透過(guò)的光減少，前面介紹的單面透過(guò)效應(yīng)會(huì)更加明顯。

當(dāng)反射率為50%，即反射光與透射光強(qiáng)度都為入射光的一半時(shí)，玻璃的單面透過(guò)性能最好，明亮房間里的人完全看不到玻璃背后發(fā)生了什么，暗房里的人卻可以清清楚楚地看見(jiàn)玻璃對(duì)面的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

感興趣的小伙伴可以自己計(jì)算證明一下哦~

防彈玻璃

在影視劇中，防彈玻璃也是“?？汀?。當(dāng)持槍歹徒想要槍擊車?yán)锏哪承┐笕宋飼r(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)射出的子彈無(wú)法穿過(guò)車窗玻璃，最終刺殺失敗，這便是防彈玻璃在起作用。

防彈玻璃又被稱為安全玻璃，由承力層玻璃、過(guò)渡層材料、防護(hù)層玻璃三部分在高溫和高壓下粘合制成。

承力層位于防彈玻璃最外側(cè)，由厚度大、強(qiáng)度高的玻璃制成。在遭受子彈沖擊后，承力層會(huì)破裂，吸收子彈的動(dòng)能，改變彈頭形狀或破壞彈頭，使得子彈失去繼續(xù)沖擊的力量。

過(guò)渡層材料的粘接力非常好，并且具有一定的柔韌性，通常由透明的塑料制成，能夠吸收子彈沖擊過(guò)程中產(chǎn)生的部分能量，使得子彈前進(jìn)的方向發(fā)生改變。

由于承力層的玻璃與過(guò)渡層緊緊地粘結(jié)在一起，因此當(dāng)玻璃被子彈震碎時(shí)，產(chǎn)生的碎片大部分還會(huì)附著在過(guò)渡層表面，不會(huì)有大量碎片飛濺，保證了結(jié)構(gòu)的完整性。

最內(nèi)側(cè)的安全防護(hù)層也是由高強(qiáng)度的玻璃制成，其彈性與韌性極佳，能夠吸收經(jīng)承力層與過(guò)渡層削弱后的剩余能量，進(jìn)一步阻擋子彈，確保子彈不會(huì)穿過(guò)防彈玻璃。

防彈玻璃作為一種層狀復(fù)合材料，把兩側(cè)玻璃的“剛”與中間過(guò)渡層的“柔”完美地結(jié)合在了一起，使其具有了良好的抗沖擊性能。

在建筑、航天、機(jī)械等領(lǐng)域，這種“剛?cè)峤Y(jié)合”的思路經(jīng)常被人應(yīng)用于材料設(shè)計(jì)中，復(fù)合材料也成為現(xiàn)代工業(yè)材料中不可缺少的一員。

當(dāng)然，除了今天介紹的這三種，生活中還有許多新奇的特種玻璃被應(yīng)用于各個(gè)場(chǎng)合，為我們的生活帶來(lái)便利，小伙伴們不妨也來(lái)自己找找看吧~