玻璃，是生活中常見的材料，主要由石英砂、硼砂以及石灰石等原料，再添加少量輔助材料，高溫熔融而成。玻璃是我們生活中一種常見的易碎品，然而有一種玻璃制品——魯珀特之淚，卻能承受住液壓機8噸壓力的錘擊，且絲毫不受影響。

      相傳在17世紀，魯珀特親王將一塊玻璃高溫熔化後自然滴落在冷水中，最終形成了一枚如眼淚般的透明物。一個名為“魯珀特之淚”的名字便由此而來。魯珀特之淚雖然堅固無比，但它也有弱點。魯珀特之淚尖銳的頂端，只要稍有損傷便可爆裂。這又是為什麼呢？

      為了更好地解釋魯珀特之淚圓滑的底端具有超高強度的原因，就不得不提到鋼化玻璃的結構。鋼化玻璃又稱為強化玻璃，是普通玻璃經過熱處理、化學處理等工藝制成的。鋼化玻璃表面存在著一層薄薄的壓應力層，這便是其本身具有高抗壓強度的原因。在壓應力層的作用下，玻璃的結構更加緊密，尤其是其表層的內缺陷會被擠壓，避免了裂紋的擴散。當鋼化玻璃受到外部壓縮力時，其內部的拉應力得到了抵消，從而能夠承受更大的壓縮力；當鋼化玻璃受到拉伸力時，其表層的壓應力得到了釋放，從而提高了承受拉伸力的強度。

      魯珀特之淚的應力分布與鋼化玻璃相似。融化的玻璃在接觸水的瞬間，其外部最先冷卻凝固，而內部卻還是處于熔融狀態。由于熱脹冷縮的原理，隨著玻璃由外向內逐漸冷凝，內部體積收縮變小，對外層形成了拉力，而外層也會對內部形成向外的拉力。但是魯珀特之淚的尾部品質很小，其外層和內部的冷凝時間幾乎相同，導致魯珀特之淚的頭部和尾部冷卻時間不均衡，整體受力不均。

      從物理定律上來説，壓應力和張應力是同時存在的，兩者大小相當，方向相反。魯珀特之淚內部一旦出現應力不平衡的情況，哪怕是其尖端稍微出現一點凹陷，整體就會發生連鎖反應。當內部超高張應力獲得了釋放空間時，玻璃就會發生炸碎。

      魯珀特之淚美麗堅硬又獨特，不僅在外觀上使人賞心悅目，在內部構造方面也讓人嘆為觀止。

      本文由北京市第六十五中學一級教師胡曉艷進行科學性把關。

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責任編輯： 鐘艷平