摇摇欲坠的水滴·物理学院 凌谦

这张照片“摇摇欲坠的水滴”以1/4000秒的高速快门捕捉了一个水滴在水龙头上即将滴落下来的瞬间，展示了水滴几乎成为球形，还有一丝细细的水柱与水龙头相连的奇妙景象。这个场景不仅揭示了流体力学中的水滴形成过程，也体现了凸透镜成像的光学原理。

在流体力学中，水滴的形成和滴落是一个涉及表面张力、重力和粘性力相互作用的复杂过程。水的表面张力使得水滴在水龙头上形成近乎完美的球形，因为球体是在给定体积下表面积最小的形状。当水滴增长到一定大小，其受到的重力超过表面张力的约束时，水滴就会从水龙头上滴落。这个转变点是水滴形成过程中的一个关键时刻，也是这张照片所捕捉到的瞬间。

同时，照片中接近球形的水滴像一个凸透镜一样，能够看到倒立缩小的远处背景成像。这是由于水滴的曲面形状使得光线在通过水滴时发生折射，根据凸透镜的成像原理，当物体位于透镜的焦点之外时，会形成一个倒立的实像。在这个场景中，水滴充当了一个天然的凸透镜，将远处的景物倒立缩小地投影在水滴后方，形成了一个独特的视觉效果。

这张照片不仅展示了水滴滴落的流体力学特性，也揭示了光的折射和凸透镜成像的物理现象。通过观察这个即将滴落的水滴，我们可以直观地理解水滴形成和滴落的力学过程，以及光线如何在水滴中传播和聚焦，从而形成倒立的成像。这种现象在自然界和日常生活中都很常见，但这张照片以一种独特的视角捕捉了这一过程，让我们对流体力学和光学原理有了更深刻的认识。