生活科學
瓶裝水變凸透鏡 烈日引火燒車
車內瓶裝水可能聚集熱能導致失火。
酷暑驕陽似火,停放路邊的汽車暗藏致命危機。近期新聞報導,一輛路邊的小客車竟離奇起火,調查發現元凶不是電線短路,而是車內的瓶裝水。
烈陽照射瓶身產生像凸透鏡的折射聚光效應,在密閉高溫的車廂內形成局部極端高溫,最終引燃儀表板周邊的易燃物。
為找出起火原因,調查員模擬實驗,將汽車停在烈日當空下二十分鐘後,測得車內座椅溫度達攝氏六十度,儀表板上方則高達攝氏八十度。
光線經過凸透鏡匯聚成一點。
高溫逼近燃點
接著將透明瓶裝水放在儀表板上,以特定角度照射,瓶身產生凸透鏡般的聚光效果,局部溫度飆升近攝氏九十五度。持續照射十分鐘,儀表板上的紙張受熱出現碳化,證實瓶裝水確實為火災的關鍵。
透明瓶裝水具凸透鏡的聚光效果,紙張受陽光長時間曝晒,車內溫度升高,達到紙張的燃點起火。類似的情況是同為凸透鏡的老花眼,聚光作用使車內的打火機燃燒。前車之鑑,勿重蹈覆轍。
成語「曲突徙薪」,古人將煙囪從直的改成彎曲,把柴薪移走,比喻防患未然,事先採取措施,避免火災。現代人則注意車內不放置透明聚光的瓶裝水、放大鏡、水晶飾品、老花眼鏡,以及行動電源或紙張等易燃物。


特定角度聚焦
從科學原理和實驗結果來看,瓶裝水在陽光特定角度照射時,確實會像凸透鏡,將陽光集中於一點位置,使局部溫度急升。當車內有易燃物,如酒精或鋰電池,恐怕會釀成火災。
依據物理學的「光學折射定律」,平行凸透鏡軸心的入射光線,經凸透鏡折射後,光線在鏡後聚集成一點,即為「焦點」,使紙張易接收聚集的高溫燃燒。因此凸透鏡又稱為「匯聚透鏡」。
太陽與地球的平均距離定義為一天文單位,約一億五千萬公里,相當遙遠。太陽光近似平行光,照射地球,這些遠處射來的平行光,經凸透鏡聚集在白紙最亮的位置,即為凸透鏡的「焦點」,而焦點與透鏡中心的距離稱為「焦距」。
遠視眼成因圖須戴凸透鏡片調整視力。
透鏡調節視力
眼鏡是生活常見的透鏡應用,健康的眼睛調節能力佳,不論遠處或近處物體發出的光線,都可經由水晶體調節後,在視網膜上清楚成像。但近視、遠視或老花眼的人,就要靠透鏡調節視力。
近視的人看遠方物體,光線會成像在視網膜前,看不清楚物體,須戴凹透鏡矯正視力;因為凹透鏡對遠處來的平行陽光,不聚焦而是「發散」,較無聚集陽光能量的危險。
不過遠視或老花眼的人看近處物體,光線會成像在視網膜後,看不清物體,須戴凸透鏡矯正視力,因此遠視眼鏡和老花眼鏡不宜放在陽光曝晒的擋風玻璃處,易釀成危險。