浅析汽车车窗上的光学与热学原理

师小兵

汽车作为重要的交通工具，已经成为了人类生活中不可或缺的一部分，21世纪汽车已经进入了寻常百姓家，细心观察一下各种式样的汽车车窗，发现有着共同的外部特征，同时发现在汽车行驶过程中车窗涉及到的物理知识还真不少呢!作为物理教师，可以把它做为很好的教学素材引入到光学与热学的教学实践中，下面就其中的一些光学与热学原理做一分析。

一、轿车前边的车窗玻璃为何要做成顺斜的

不少学生可能一下子会认为：做成这样还不是为了减小车子行驶过程中的空气(流体)阻力呗!那也许又有学生要追问：那大型汽车(如长途客车、公共汽车、大型卡车)驾驶室的前窗玻璃可是竖直的呀?显然这种解答是不科学的!这可要从光学角度来分析：挡风玻璃是透明的，但不是绝对没有反射，坐在驾驶员后面的乘客会由于反射成像在驾驶员的前方。小轿车较矮，坐在里面的乘客经挡风玻璃成像在前方，若挡风玻璃是竖直的，则所成的像与车前方行人的高度差不多，这就会干扰驾驶员的视觉判断，容易出事故。而当挡风玻璃为倾斜时，所成的像就会在车前的上方，驾驶员看不到车内人的像，就不会影响视觉判断，保证行车安全。大型汽车一般很高，驾驶员的位置(视线)比路面行人要高些，这时虽然车内乘客经挡风玻璃反射成的像在车前方，但位置比路上行人高得多，且比较暗淡，因而不会影响驾驶员的视觉判断，即主要原理就是平面镜成像问题。

二、装有空调的汽车在夏、冬季节，车窗上都有水珠出现，这是怎么回事?

你首先要知道：小水珠在不同季节可是出现在车窗玻璃不同的表面上的。原因是夏天车外气温高，车内气温低，故车子外面的水蒸气遇冷在窗户玻璃的外表面上液化形成了小水珠；而冬天则相反，车内气温高于车外气温，所以车子内的水蒸气遇冷在车窗玻璃的内表面上液化形成了小水珠。

三、为何夜间行车时，车内不能亮灯呢?

在晚上乘车或在路边行走时，我们会发现夜晚行驶的汽车，车内的灯都是关闭的。因为当车内开灯时，汽车的挡风玻璃相当于一个平面镜，车内人、物在玻璃的反射下会在车前方形成虚像，由于车内光线比外面强，所以像可能比车前行人还要明显，结果使司机看不清或发生混淆，造成判断失误酿成交通事故。因此，夜间行车，为了避免车前出现车内景物的像，保证司机看清路面上的景物，必须关掉车内的灯光!

四、汽车上为何安装茶色玻璃?

行人很难看清乘车人的面孔。要看清乘车人的面孔，必须从面孔反射足够强的光射到玻璃外面进入车外人的眼里，茶色玻璃表面能反射一部分光线，还会吸收一部分光线，透进车内的光线较弱，其中又有一部分反射光被茶色玻璃反射和吸收，没有足够的光透射出来，所以行人很难看清乘车人的面孔。

五、小轿车后窗玻璃上那些横着的细线条有啥作用?

轿车后窗玻璃上粘着不少横着的薄膜，可是导电的哟!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，冬天车内比车外暖和，后窗玻璃上容易产生水汽或结霜，此时反光镜映出的后窗上将是白茫茫一片，司机就看不清车后的情况，这是十分危险的。人们由此想出办法，把窗做成双层并粘上导电薄膜，通电后，使玻璃温度升高，玻璃上不会产生水汽或霜，从而消除了事故隐患。另外一些高级车的后窗玻璃上还安有收音机天线和刚才谈到的加热线颜色一样。

六、汽车玻璃上的防护膜

1、减轻紫外线辐射伤害

过强的紫外线会对人皮肤造成伤害已是常识。普通车窗玻璃只可以阻隔19％的紫外线侵害，皮肤涂上防晒霜后，可抵御97.5％的紫外线侵害，但持续时间只有几小时，无法从根本上解决问题。而高质量的专业太阳膜紫外线阻隔率可达到99％。汽车膜阻挡紫外线，是因为在其生产过程中，在膜中添加了一种专门阻隔紫外线波长通过的材料。

2、隔热

有关数据显示，在温度超过28℃时，人的应急反应能力会下降50％。夏季汽车内的温度常常会比28℃还要高，这对司机来说是一个不小的考验。隔热是太阳膜的一大优点，贴上它不仅降低温度，使司机安心驾驶，而且可以少开或不开汽车空调，有效节省能源，同时也不影响汽车的动力性能。

七、汽车前面的车灯为什么是黄色的?而后面的为什么是红色的?

汽车前面的灯主等是发出白光的灯，只有雾灯是发黄光的。雾灯采用黄光的原因是：

波长越大的光衍射能力越强，即穿雾能力越强。在可见光包含的各种颜色的光里，红光的波长最大，其次是黄光，加之其它因素——比如人眼对各种色光不同的敏感度、交通信号的颜色等，用黄光作为雾灯光是最佳的。

后灯红色是利用光的反射原理和不同色光的波长不同原理。光在平滑分界面上的反射为镜面反射，或称单向反射。否则，为漫反射。漫反射时各不同方向的光的亮度如均匀漫反射。我们仔细观察汽车的后灯就可以发现，里面是由很多个红色“小镜子”以不同角度组成的，当有光照时，这些红色“小镜子”组成的尾灯产生了漫反射，又因为他是红色的，也就是选了红光波长进行了选择反射，因此我们在汽车后面各方向都能看到红色的尾灯。同时，红光波长最长，那么波动性就最好。