戴上这副眼镜,你就会发现隐藏的色彩! | 目的地Destination

戴上这副眼镜,你就会发现隐藏的色彩!

本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”

为了过滤掉水面之类表面反射的眩光,一些太阳镜上会带有偏光膜。而在我看来,偏光眼镜还有一种更加有趣的用途——它可以帮助人们发现透明世界中隐藏的色彩。

只要你有了偏光眼镜(或者偏光膜),看到这种隐藏的色彩并不困难。你只需要打开电脑(其实手机也可以),把屏幕背景调成纯白,戴上偏光眼镜,然后把透明塑料叉勺、尺子之类的物品拿到电脑屏幕前观察。

(检查自己墨镜是不是偏光镜片的简单方法:把墨镜举到电脑屏幕前转动方向,如果明显看出镜片中的画面明暗在变化,那么就是偏光眼镜了。)

勺子:

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直尺:

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护目镜:

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在这些原本无色透明的物件上会突然显现出绚丽的彩色条纹。欣赏它是个非常愉快的过程,不过解释它则感觉痛苦得多……下面我们就来简单地看一下这种彩色条纹的原理_(:з)∠)_

这种现象被称为光弹性,或者应力双折射。简单地说,这些彩色条纹反映的是塑料制品内部的应力分布。在加工的过程中,塑料制品内部留下了不均匀的应力,这导致了局部材料结构和光学性质的变化,正是这种差异使我们能透过偏振膜从透明的塑料叉、塑料尺中看到彩色条纹。

当然,上面这段解释极其粗糙……详细解释就会比较麻烦了,下面我试着讲一下,这部分可以酌情选读_(:з)∠)_

稍微再详细一点说,其实是这些塑料制品在应力的作用下,出现了双折射的现象。双折射是一种特别的折射现象:当一道光入射时,产生的折射光有两条。这样产生的两道折射光不仅具有相位差,而且还都是偏振光,偏振方向彼此垂直。

戴上这副眼镜,你就会发现隐藏的色彩!

本来,这种特别的折射现象是出现在某些晶体上,但塑料、玻璃之类的非晶体材料在受到一定应力拉扯的时候,也会在局部显示出双折射的特性(也就是应力双折射)。

我们透过偏振镜片所看到的彩色条纹,其实是双折射材料所产生的两条折射光彼此干涉的结果。根据折射定律,当一束光垂直射向某种透光材料的时候,光的方向并不发生偏转,但是光的传播速度会受到材料折射率的影响。而双折射材料的情况是,会产生两道相位不一样的光。

两道相位不一样的光应该会发生干涉,这就像是薄膜干涉中两道相位不一样的反射光那样,它们干涉的结果会是有些波长的光被增强了,另一些被减弱了,因此最终白光会变成彩色的。

但是,偏振光发生干涉还有一个条件:它们的振动方向要一致。而从双折射材料出来的两道折射光不满足这个条件:它们的偏振方向是彼此垂直的。因此,看到彩色的干涉条纹还需要第二道偏振膜的帮助,它可以让相互垂直的两组偏振光最终都只剩下同一个方向上的分量。最终,能够通过第二道偏振膜的折射光就可以看到干涉效果了。

戴上这副眼镜,你就会发现隐藏的色彩!
(大概就是这样……)

松鼠会上也有相关文章,可以参考:http://songshuhui.net/archives/16467

原理可能确实超纲了,不过现象毕竟还是很漂亮,而且也不难观察,所以还是希望大家也来欣赏一下~

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