随着人们生活水平的迅速提高,汽车已逐渐进入许许多多普通百姓的家庭之中,成为人们代步和出游的工具。如果你仔细观察一下汽车的车窗,其中涉及的物理知识还真不少呢!
只要大家稍稍注意就会发现,所有小汽车的前窗玻璃无一例外都是倾斜安装的,而大型汽车的前窗玻璃则多是竖直安装的。同学们,你知道其中的科学道理吗?
要想弄清楚这个问题,应从光学的角度来进行分析。小汽车的前窗玻璃相当于一个平面镜,虽然它是透明的,但并非绝对没有反射。坐在驾驶员后面的乘客由于光的反射会成像在驾驶员的前方。由于小汽车车身的高度比较低,坐在车里的乘客经前窗玻璃所成的像在汽车的前方,若前窗玻璃是竖直安装的,则车内乘客的像与车前方路上的行人的高度相差无几,这就会严重地干扰驾驶员的视觉判断,使其分不清楚小汽车前方的人到底是路上的行人,还是车内乘客的像,这样就很容易发生交通事故。
当车前窗玻璃倾斜安装时,车内乘客经前窗玻璃所成的像在车前的上方,而公路上的行人不可能出现在车前方的空中。这样,驾驶员就可以将车内乘客的像与公路上的行人正确地区分开来,也就不至于产生错觉。并且驾驶员全神贯注地驾驶时,是看不到车内乘客经前窗玻璃所成的像的,因此也就不会影响他的视觉判断,从而可以确保行车的安全,有效地避免交通事故的发生。
对于大型汽车而言,由于车身都比较高,因而驾驶员的座位也比较高,车内乘客经前窗玻璃所成的像在车前方的位置也比较高,路上的行人不可能出现在这样的高度,因此驾驶员也就不会将车内乘客的像与路上的行人相混淆,故大型汽车的前窗玻璃多是竖直安装的。
在晚上乘车或在路边行走时,大家都会发现,夜晚行驶的汽车,车内的灯都是关闭的。这是何故呢?
汽车的前窗玻璃相当于一个平面镜,如果车内开灯,虽然车内的人可以看清楚车内的情况,但车内的人和物经这个“平面镜”反射,会在车前方形成虚像。由于车内的光线比车外强,所以像可能比车前的行人还要明显,这就会使驾驶员看不清楚或发生混淆,造成判断失误而酿成交通事故。
因此,在夜间行车时,为了有效地避免车前出现车内景物的像,保证司机看清路面上的景物,车内是不能开灯的。
大家都知道,路上的行人很难看清楚车内乘客的面孔,而车内的乘客却可以看清楚路上行人的面孔。这又是何故呢?
要想看清楚车内乘客的面孔,必须从车内人的面部反射出足够强的光,透过玻璃进入车外路上行人的眼里才行。由于茶色玻璃表面不仅能反射一部分光线,还会吸收一部分光线,从而使得透射进车内的光线比较弱。又由于没有足够的光线透射进入车内,因而使得车内乘客的面孔很暗,也就不可能从车内乘客的面孔上反射出足够强的光,透过玻璃进入到路上行人的眼里。因此,路上的行人就不可能看清楚车内乘客的面孔了。
大家都知道,如果在白天想从车外看清楚车内的情况是不太容易的,但却能够看清车外景物经车窗玻璃反射所成的像;如果是在车内,虽然能够看清楚车内的情况,但想要看清楚车内物体经车窗玻璃反射所成的像,可以说是不可能的。这又是何故呢?
这是因为白天光源在车外,照射在车窗上的光线只有少部分进入车内,在车内经过多次漫反射后大部分都被吸收了,透射出车窗的光线强度已十分微弱;同时,没有进入车内的光线经车窗玻璃反射进入人眼,因为其强度较大,所以车外的人能够看清楚车外景物在车窗上成的像,而看不清楚车内的物体。从车内向车外看到的现象也是一个道理。
如果大家仔细观察就会发现,已开空调的小汽车,在不同的季节,窗玻璃上的水珠会出现在不同的表面上。同学们,你思考了没有,这是什么缘故呢?
原来,在炎热的夏季,小汽车打开空调后,小水珠会出现在车窗玻璃的外表面上。这是因为此时车内的温度低,车外的温度高,车外空气中的水蒸气,遇到冷的车窗玻璃,就会液化成小水珠附着在外表面上。而到了冬季,则与之相反。这是由于此时车内温度高,车外温度低,车内的水蒸气遇到冷的车窗玻璃,就会液化成小水珠附着在内表面上。
从上面的分析不难看出,水蒸气遇冷液化成的小水珠,总是出现在温度高的那一侧。
不知道大家注意了没有,小汽车后窗玻璃上粘着不少横着的薄膜,你知道它有什么作用吗?
原来这些薄膜是导电的。我们知道,司机是从驾驶室上方的反光镜里观察车后面的情况的。在寒冷的冬季,由于车内温度比车外高,车后窗的玻璃上容易产生水珠或凝霜,此时反光镜里映出的将会是白茫茫的一片,这样驾驶员就看不清楚车后的情况了,这是很危险的。人们据此想到了一个解决这个问题的巧妙方法,那就是把车后窗做成双层,并粘上导电薄膜。给导电薄膜通电后,使玻璃的温度升高,从而使得车后窗不会产生水珠或凝霜,消除了事故的隐患。
我们知道,当光线从光密介质射到光疏介质中时,若入射角大于临界角,就会发生全反射,这时入射光线全部返回到原介质中。当车窗玻璃上有裂痕时,由于裂痕中含有空气,光线通过玻璃射到裂痕的表面时,若入射角大于临界角,就会发生全反射现象。这样,进入人眼的光线就明显增多了,所以裂痕看起来会比其他部分更加明亮。