知乎日報：上廁所前得衝一下馬桶？

　　(這個答案寫了兩個月 = =，當中被打包回國，辦婚宴，飛到另一個城市......等等事情打斷，特此道歉)

　　這類問題叫做 drop impact，如@曉旭 所說，可以擴充套件為幾個博士論文，事實上已經樂此不疲的玩了幾十年了，還有東西可挖。而討論這個問題，一定要給出初始條件。因為液滴的行為會隨著液滴狀態(速度，形狀，是否在振動)、液體粘度、表面張力、碰撞平面型別及性質(非彈性固體 / 光滑固體表面 / 液體薄層 / 深水 / 不同液體碰撞……)等等因素改變。如下圖總結：

　　Phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces

　　這篇文章總結了一些固體表面和液體薄層的情況(好吧我貼這個圖是因為它很好看……其實和題中問的不是一個情況……)：

　　DROP IMPACT DYNAMICS: Splashing, Spreading, Receding, Bouncing…

　　言歸正傳，本題問的是水滴落入水盆中，且濺起的情況，簡化為球形水滴以某初始速度豎直落入平靜的深水。

　　這篇文章討論了水滴落入速度由小到大對結果的影響，速度很小時只會有一個渦環(vortex ring)，速度大一點會濺起一個小包，然後是個液體柱(jet)，再大一點液體柱頂部會分離出一個液滴(tip droplet)，速度很大時濺起一圈液體層進而分裂成小液滴(crown droplet，俗稱水花四濺，此時也會出現 tip droplet，@於淼 和@錢玉剛 的答案均是這種情況)。文章裡有每一種情況的高速攝影詳圖，我不一張張截了。

　　The transitional regime between coalescing and splashing drops

　　另一篇文章做了前幾種情況的數值模擬，可以看到 tip droplet 大部分還是水滴的水。

　　An investigation of the flow regimes resulting from splashing drops

　　@華嚴 同學提到的 2012 年 6 月 29 日發表的結果(Physical Review Letters，物理學頂級期刊)是沙特砸錢大學的研究成果，是最後一種情況，有一個環形的湍流液體層被濺起來，他們用計算機模擬出了這個湍流層。這個湍流液體層分散成小水滴，就形成飛沫。

　　這幅計算機模擬圖顯示，飛沫是混合液體。其中紅色是水滴，藍色是水盆水，綠色是空氣。

　　全文戳這裡：Phys. Rev. Lett. 108, 264506 (2012): von Kรกrmรกn Vortex Street within an Impacting Drop

　　簡要版戳這裡：Physics - Unexpected Turbulence in a Splash

　　因此，如果看到水花四濺，濺起的就是混合液體。

　　掉節操版表述：上廁所前應該衝一下馬桶。

　　哦對了，如果在真空中，一切另當別論，見@曉旭 實驗室的研究。

　　本人不熟流體力學，歡迎指正。

　　如果文章不能下載，可以私信問我要。

　　回答“為什麼不能架個高速攝影機看兩種顏色的水”

　　簡言之，因為看不清楚。

　　1. 攝影機架在哪裡?顯微鏡怎麼配?

　　這裡普及幾個數字：一般光學顯微鏡解析度是 0.5 到幾微米，可以做光切片的鐳射共聚焦顯微鏡能達到 100 nm，但速度慢，無法配合高速攝影。同時，高速攝影曝光時間短，要求光源強，增益率高，但信噪比就不可避免降低，解析度也會受影響。

　　對比高速攝影和計算機模擬的圖

　　左圖比例尺為 500 微米，相機速度已是 20 萬幀 / 秒。(嘀咕：你知道這相機多貴嘛多貴嘛......)

　　影片在Physics - Unexpected Turbulence in a Splash

　　這個相機看起來是黑白的，但是彩色相機可能出現的問題是，1)光太弱，有點紅的綠的根本分不出來;2)光發生色散。。。徹底玩完，別指望那點顏色了

　　2. 你如何分辨紅條紋和綠條紋的相對位置?緊鄰?前後?還是相隔很遠?

　　前面說過了能做光切片的顯微鏡在這裡木有用武之地。

　　計算機模擬則是時間間隔再小點，三維建模轉來轉去切片看都完全木有壓力。

　　所以，我也想直接用顯微鏡看啊!沒錢買好東西啊!就算有錢能買到的最好的東西也做不到啊!!!