這則新聞讓我想起家裡裝潢時曾與裝潢師傅討論過的一個話題「毛玻璃噴砂處理過的霧面應該朝向浴室內或浴室外?」,當時他給我的答覆是「要看會不會被水噴到才來決定,若是居家的浴室門,由於距離蓮蓬頭非常遠,所以霧面通常都是安裝在內面」;接著我又請教他「如果毛玻璃是施作在浴間上方對外的外牆上,那麼霧面還是安裝在內面嗎?」,他的答覆則是「朝外的窗戶玻璃由於會有被雨水濺濕的可能,因此霧面一律是朝內來施工,不過這種情況我會建議改用透光磚以免春光外洩」;我又繼續追問「如果是溫泉浴室的毛玻璃呢?」,他則說「我曾安裝過和室式的公共澡堂、居酒屋拉門、會議間,只要在走道那一側的毛玻璃一律是將霧面安裝於內部」。
接著來看今年台北市高中第二次模擬考,其中有一題單選題就是考學生這方面的物理知識:
由於題幹中的「浴室門片」並未繪出浴間設計圖或是否為其他房客可觸及之門片,因此「當毛玻璃被水沾濕後,此片玻璃就變透明了」這句話中的”水”除了洗澡水也可以是有心人士的口水。設計這種生活化題目的立意甚佳,但是要小心題幹是否已清楚描述出正確的情境,否則粗糙面裝設在內或在外都可以是正確的選項。那麼,既然無法從裝設方式來找出答案,物理考題當然就是要考物理原理,由於沒有產生干涉或繞射圖樣,所以只剩「折射」、「漫反射」二種。假設我是一個裝潢設計師,如果根據專業知識來猜題的話,由於無法從裝設方式來選出正解,而折射的選項有兩個,這一題又是單選題,那麼我只能選C。至於這份考題所公布的”標準”答案是D,我猜測原設計的老師可能認為「當毛玻璃被水沾濕」就等同於「當毛玻璃被洗澡水沾濕」,所以粗糙面就必須在浴室外。雖說乾溼分離的浴間拉門會被蓮蓬頭的水淋到,但是這種拉門多是壓克力而非玻璃,這樣就無所謂”毛玻璃”的問題。所以這個「浴室門片」就應該是整間包含浴、廁、洗手台的房間外門,或是日式公共澡堂的拉門,這種門片基於安全隱私的考量,當然是「粗糙面在浴室內才正確」。
接著來聊聊毛玻璃被水沾濕後會變透明的機制,這就如同在白紙上塗抹沙拉油會變透明的原理:
若是在關室內燈的情況下,以手電筒從白紙後方打燈的情況是:
下列這張則是白紙在顯微鏡觀察下的照片:
當光線照射在白紙上時,由於其表面是凹凸不平的,所以本來是平行的入射光被這些表面反射後,會呈現瀰漫性的射向不同方向,因此不管觀察者從任何方向都可以看見紙張的反射光,這種雜亂的反射現象即為”漫射現象”。
如果在白紙表面塗上沙拉油,由於會在紙張表面形成一層平整的油膜,於是就能降低漫射的程度。至於塗油後為什麼會增加光的透射程度,這是因為油會滲進纖維的孔洞中,由於光入射於物體的界面時,會同時發生反射、吸收、透射,如果(漫)反射的程度降低了,或是被物質吸收的程度下降了,那麼透射光的強度就會增強。同理,以沙拉油、水、貼透明膠帶等方式來抹平玻璃的磨砂面時,也能減少漫射所反射掉的光通量(因為入射角越大則反射率越高),進而增加透光的光通量,這就是在最上方第一張照片標示1&2的亮度差異之原因。
那麼,除了「漫反射」會影響毛玻璃背後的影像之清晰程度,「折射」是否也會影響?當然也會!因為毛玻璃背後的光之所以能透過來,就是藉由透射過程中的折射現象來達成。換句話說,當光線穿過油膜而抵達凹凸不平的油與玻璃之界面時,這時雖也會發生漫射現象,但是因為玻璃對油的相對折射率變小了,所以透射率就會提高而反射率則是下降,加上「較小而比較接近1的折射率」會造成較小的偏向角,因而玻璃背後的影像就能呈現出較為清晰的輪廓了。(註:油的效果優於水的效果,因為玻璃對沙拉油的相對折射率=1.013,玻璃對水的相對折射率=1.125, 玻璃對空氣的相對折射率=1.5)
結論:「當毛玻璃被水沾濕後,此片玻璃就變透明了」包含了漫射與折射二項因素,所以此題應送分。