△ 胡克在其1665年出版的著作《顯微圖譜》中描述了“魯珀特之淚”的形成和冷卻的過程[1]。
17世紀的時候，萊茵河的魯珀特親王從歐洲帶著一些蝌蚪狀的玻璃淚滴送給了英格蘭國王查理二世。國王被這些玻璃淚滴的性質(zhì)深深吸引，并將它們送往皇家學(xué)會研究。這些玻璃淚滴也獲得了如詩般的名字：魯珀特之淚（Prince Rupert’s drop）。
△ 魯珀特之淚，頭部的直徑范圍通常為5 - 15毫米，而尾部則為0.5 - 3毫米。
魯珀特之淚最奇妙的地方在于，它們有著非常奇妙的物理特性：玻璃淚滴的頭部可以經(jīng)受住錘子的敲擊，但只要對其纖細的尾巴稍微施力，整顆玻璃淚滴在幾微秒間爆裂四濺、徹底粉碎！
△ 即使用錘子敲擊淚滴的頭部，也不會破碎。
△ 它有一個致命的弱點：只要在尾部稍微施力，就會導(dǎo)致整個淚滴瞬間粉碎。
聽起來非常不可思議的魯珀特之淚，或許應(yīng)該有一個復(fù)雜的制造過程。但事實上，它們非常容易制造。只要將融化后的火石或石灰玻璃滴入冰水中快速冷卻，就會形成。
△ 制造魯珀特之淚的玻璃需要具有高熱膨脹系數(shù)，用以制造殘余壓應(yīng)力，從而阻止粉碎。
盡管研究人員一直試圖揭開這些玻璃淚滴的秘密，但直到近代，現(xiàn)代科技才使我們能夠徹底地研究它們。
1994年，普渡大學(xué)的S. Chandrasekar 和劍橋大學(xué)的M.M.Chaudhri利用高速分幅攝影觀察了淚滴破碎的過程。他們通過實驗得出結(jié)論：玻璃淚滴表面具有很強的壓應(yīng)力（表面受到“擠壓”），而內(nèi)部具有很強的拉應(yīng)力（內(nèi)部受到“拉伸”）。因此，淚滴處于不穩(wěn)定的平衡態(tài)，而尾部則是整個淚滴的弱點。同時，單個裂紋會以高達1900米/秒的速度從淚滴尾部加速到頭部。
△ 普渡大學(xué)工業(yè)工程的教授Srinivasan Chandrasekar手中的魯珀特之淚。 （圖片來源：Purdue University image/ Trevor Mahlmann）
