Wie verformen Zerrspiegel Menschen? Wie widersteht Panzerglas Kugeln? Die Geheimnisse des Glases im Leben!

Glas ist in unserem Leben allgegenwärtig. Egal ob Haushaltsspiegel oder Fenster, es besteht aus Glas.

Aber wussten Sie, dass es neben dem gewöhnlichen Glas für den Haushalt noch weitere Glasarten gibt? Zum Beispiel Zerrspiegel aus Glas, Zweiwegspiegel aus Glas und Panzerglas?

Lassen Sie uns als Nächstes neugierig sein und mehr über die magischen Prinzipien hinter diesen Gläsern erfahren!

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Wie verformen Zerrspiegel Menschen?

Zerrspiegel findet man häufig in Vergnügungsparks oder großen Einkaufszentren und können Objekte im Spiegel verzerren.

Er besteht nicht aus einer glatten Ebene wie ein gewöhnlicher Spiegel, sondern ist meist ein konkaver Spiegel oder ein konvexer Spiegel oder eine Kombination aus beiden.

Ich erkläre Ihnen nun aus optischer Sicht, wie Zerrspiegel zu Deformationen beim Menschen führen können.

Der Zerrspiegel auf dem Kinderspielplatz des Beijing Science Center

Quelle: Fotografiert vom Autor

Konkavspiegel nutzen das Prinzip der Lichtreflexion und können durch ihre spezielle Oberflächenform das Licht bündeln. Wenn wir ein Objekt vor einen konkaven Spiegel stellen, entsteht ein Lichtweg wie der folgende:

Konkave Spiegelabbildung optischer Pfad Quelle 丨 Internet

Wir verwenden den Pfeil AB, um ein Objekt darzustellen. Nach einer Reihe von Reflexionen bildet AB hinter dem konkaven Spiegel ein vergrößertes virtuelles Bild A'B'.

Dies erklärt, warum das virtuelle Bild unseres Körpers im Spiegel verzerrt und vergrößert wird, wenn wir vor einem konkaven Zerrspiegel stehen und dick und groß aussehen.

Schauen wir uns in ähnlicher Weise den Lichtweg eines konvexen Spiegels an:

Konvexe Spiegelabbildung optischer Pfadquelle 丨 Internet

Es ist zu erkennen, dass nach einer Reihe von Reflexionen vom konvexen Spiegel das hinter dem Spiegel gebildete virtuelle Bild kleiner wird, sodass das Objekt im konvexen Spiegel kleiner erscheint, als es tatsächlich ist.

Was den Zerrspiegel betrifft, der eine Kombination aus konkaven und konvexen Oberflächen ist, müssen wir bei der Analyse nur die beiden oben genannten Prinzipien kombinieren.

Wenn man vor einem solchen Zerrspiegel steht, werden die dem konkaven Teil zugewandten Körperteile im Spiegel vergrößert und die dem konvexen Teil zugewandten Körperteile im Spiegel verkleinert. Dadurch werden wir im Zerrspiegel verzerrt und zu einem „Monster“ deformiert.

Haben Sie den deformierten Prüfstand im Zerrspiegel gesehen?

Quelle: Beijing Science Center

Natürlich ist die Wirkung eines Zerrspiegels nicht auf Glas beschränkt. Mit jeder glatten und gewölbten Oberfläche, die Licht reflektieren kann, lässt sich ein ähnlicher Effekt erzielen. Im Kinderpark des Beijing Science Center gibt es eine Reihe von Zerrspiegeln mit unterschiedlichen Krümmungen. Willkommen, Freunde, erleben Sie es selbst ~

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Doppelseitiges Glas

In Filmen und Fernsehsendungen mit Kriminal- und Spionagethemen sehen wir oft Szenen wie diese: Ein Verbrecher ist in einem hellen Verhörraum eingesperrt und im Nebenraum (Dunkelkammer) stehen viele Polizisten. Die Polizei kann das Verhalten des Verbrechers durch den transparenten Spiegel deutlich erkennen, der Verbrecher im Verhörraum kann jedoch nicht sehen, dass die Polizei ihn beobachtet.

Szenen auf beiden Seiten des doppelseitigen Glases

Quelle: Screenshots aus TV-Serien und Filmen

Diese Art von Glas mit Einweg-Transmissionseigenschaften wird doppelseitiges Glas genannt. Tatsächlich ist es überhaupt nicht magisch. Sogar mit einem Stück gewöhnlichem Glas lässt sich ein ähnlicher Effekt erzielen.

Ich glaube, jeder hat diese Erfahrung schon einmal gemacht: Wenn wir in der dunklen Nacht in einem hellen Raum aus dem Fenster schauen, stellen wir fest, dass das ursprünglich transparente Fensterglas wie ein Spiegel wird und das Aussehen des Raumes reflektiert, während die Szene vor dem Fenster unscharf wird.

Dies alles ist eigentlich auf die unterschiedliche Lichtintensität im Innen- und Außenbereich und die Leistungsfähigkeit des Glases zurückzuführen.

Sie sollten wissen, dass kein Glas 100 % transparent ist. Wenn Licht auf das Glas trifft, wird ein Teil davon reflektiert, ein Teil wird vom Glas absorbiert und der Rest geht durch das Glas hindurch.

Quelle: Internet

Wir gehen davon aus, dass es zwei Räume mit unterschiedlicher Umgebungshelligkeit gibt. Die Lichtintensität im linken Raum beträgt 100 und die Lichtintensität im rechten Raum beträgt 10. Da die Fähigkeit von transparentem Dünnglas, Licht zu absorbieren, vernachlässigbar ist, kann sie vorerst ignoriert werden.

Wenn das Licht von der linken Seite in das rechte Glas eintritt, werden 10 % des Lichts reflektiert und 90 % des Lichts erfolgreich durchgelassen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Intensität des nach rechts durchgelassenen Lichts 90 und die Intensität des zurückreflektierten Lichts 10.

Wenn das Licht von rechts in das Glas links eintritt, werden 10 % des Lichts reflektiert und 90 % des Lichts durchgelassen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Intensität des nach links durchgelassenen Lichts 9 und die Intensität des zurückreflektierten Lichts 1.

Bei der Person im hellen Raum links beträgt die Intensität des vom Glas reflektierten Lichts 10, während die Intensität des rechts hindurchgelassenen Lichts nur 9 beträgt. Das hindurchgelassene Licht ist nicht so stark wie das vom Glas reflektierte Licht.

Bei starkem Licht ist es für das menschliche Auge einfacher, klar zu sehen. Daher kann das Glas für die Personen im Haus auf der linken Seite die Szene im Inneren wie ein Spiegel reflektieren und sie können auch die Szene aus dem gegenüberliegenden Raum vage erkennen.

Gewöhnliches Glas Quelle: Internet

Allerdings war die Szene im Raum rechts ganz anders. Die Helligkeit des von links einfallenden Lichts beträgt 90, während die Intensität des vom Glas reflektierten Lichts im Inneren der rechten Seite des Hauses nur 1 beträgt. Die Intensität des einfallenden Lichts ist offensichtlich größer als die des reflektierten Lichts.

Daher ist dieses Glas für die Personen im rechten Raum nahezu durchsichtig und sie können die Szene im linken Raum deutlich erkennen.

Glas mit einer Lichtdurchlässigkeit von 90 % Quelle: Internet

Durch Ausnutzung des Effekts, der durch den Helligkeitsunterschied zwischen den beiden Räumen entsteht, kann sogar mit einer gewöhnlichen Glasscheibe der Effekt von doppelseitigem Glas erzielt werden. Und je größer der Helligkeitsunterschied zwischen den beiden Räumen ist, desto deutlicher wird dieser Effekt sein.

Um den Helligkeitsunterschied zwischen den beiden Räumen zu erhöhen, wird die Glasoberfläche üblicherweise mit einer dünnen Schicht Silberfolie beschichtet, um die Einweg-Perspektivleistung des Glases bei unterschiedlichen Lichtintensitäten auf beiden Seiten weiter zu verbessern.

Eine Silberfolie kann das Durchdringen von Licht durch Glas verhindern und so die Reflektivität des Glases erhöhen und seine Durchlässigkeit verringern. Wenn das reflektierte Licht zunimmt und das durchgelassene Licht abnimmt, wird der oben eingeführte Einweg-Übertragungseffekt deutlicher.

Wenn die Reflektivität 50 % beträgt, d. h. die Intensität des reflektierten und durchgelassenen Lichts die Hälfte des einfallenden Lichts beträgt, ist die einseitige Durchlässigkeit des Glases am besten. Menschen in einem hellen Raum können überhaupt nicht sehen, was hinter dem Glas passiert, aber Menschen in einem dunklen Raum können jedes Detail auf der anderen Seite des Glases deutlich erkennen.

Glas mit 50% Lichtdurchlässigkeit Quelle丨Internet

Interessierte Freunde können es selbst berechnen und beweisen~

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Panzerglas

Auch in Filmen und Fernsehserien sieht man häufig Panzerglas. Wenn bewaffnete Männer in einem Auto schwere Schüsse abgeben wollen, stellen sie fest, dass die Kugeln die Autofenster nicht durchdringen können und der Mordanschlag letztlich scheitert. Dies ist die Wirkung von Panzerglas.

Das Sicherheitsglas des Juweliergeschäfts nach dem Raub, möglicherweise von einer Kugel getroffen.

Quelle: Wikipedia

Panzerglas, auch Sicherheitsglas genannt, besteht aus drei Teilen: Tragschichtglas, Übergangsschichtmaterial und Schutzschichtglas, die unter hoher Temperatur und hohem Druck miteinander verbunden werden.

Die Struktur von Panzerglas stammt aus dem Internet

Die tragende Schicht befindet sich auf der äußersten Seite des Panzerglases und besteht aus dickem, hochfestem Glas. Nach einem Kugeltreffer bricht die tragende Schicht, absorbiert die kinetische Energie der Kugel, verändert ihre Form oder zerstört die Kugel, wodurch die Kugel nicht mehr die Kraft hat, weiter aufzuschlagen.

Das Übergangsschichtmaterial weist eine sehr gute Haftung und eine gewisse Flexibilität auf. Es besteht meist aus transparentem Kunststoff und kann einen Teil der beim Aufprall des Geschosses entstehenden Energie absorbieren und so eine Richtungsänderung des Geschosses bewirken.

Da das Glas der tragenden Schicht fest mit der Übergangsschicht verbunden ist, bleiben die meisten Bruchstücke an der Oberfläche der Übergangsschicht haften, wenn das Glas durch eine Kugel zerschmettert wird. Es fliegen nicht viele Bruchstücke herum, wodurch die Integrität der Struktur gewährleistet wird.

Auch die innerste Sicherheitsschutzschicht besteht aus hochfestem Glas, das über eine hervorragende Elastizität und Zähigkeit verfügt. Es kann die verbleibende Energie absorbieren, nachdem es durch die tragende Schicht und die Übergangsschicht geschwächt wurde, wodurch Kugeln zusätzlich blockiert werden und sichergestellt wird, dass die Kugeln das kugelsichere Glas nicht durchdringen.

Testen Sie Panzerglas – Quelle: Internet

Als Schichtverbundwerkstoff vereint Panzerglas in idealer Weise die „Steifigkeit“ des Glases auf beiden Seiten mit der „Weichheit“ der mittleren Übergangsschicht und verfügt dadurch über eine hervorragende Schlagfestigkeit.

In den Bereichen Bauwesen, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau usw. wird diese Idee der „Kombination aus Steifigkeit und Flexibilität“ häufig bei der Materialentwicklung verwendet, und Verbundwerkstoffe sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Industriematerialien geworden.

Natürlich gibt es neben den drei heute vorgestellten Typen noch viele weitere neuartige Spezialgläser, die bei verschiedenen Gelegenheiten im Leben zum Einsatz kommen und unser Leben komfortabler machen. Vielleicht möchten Sie sie auch selbst finden.

Prüfungsexperte: Miao Guangyao

PhD in Festkörperphysik

Quelle: Digital Beijing Science Center