偏光鏡的秘密

天氣晴好的周末里，小明和同學(xué)們一起去戶(hù)外游玩。中午的時(shí)候，他們感覺(jué)陽(yáng)光非常刺眼，于是就想去眼鏡店買(mǎi)幾副太陽(yáng)鏡。太陽(yáng)鏡有普通鏡片的，還有偏光鏡片的。小明和同學(xué)們都不了解偏光鏡，于是他們準(zhǔn)備通過(guò)查閱資料，揭開(kāi)偏光鏡的秘密。

一、什么是光的偏振？

要想更好地了解偏光鏡，首先要知道光的偏振。原來(lái)，振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱(chēng)性叫做偏振，它是橫波區(qū)別于縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光波是電磁波，因此光波的傳播方向就是電磁波的傳播方向。如下圖所示，光波中的電振動(dòng)矢量E和磁振動(dòng)矢量H都與傳播速度v垂直，因此光波是橫波，它具有偏振性。具有偏振性的光則稱(chēng)為偏振光。自然光是非偏振的，在所有方向上振幅相同，機(jī)會(huì)均等。

二、光是怎樣產(chǎn)生偏振的？

小明和同學(xué)們想知道光是怎樣產(chǎn)生偏振的，但網(wǎng)上查到的資料都不太好理解，于是他們?nèi)デ笾蠋煛＠蠋熣f(shuō)：“由于你們的光學(xué)知識(shí)有限，我們可以通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)想象一下這是一種什么樣的情景：你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子里的樹(shù)上，另一頭拿在自己手里，假設(shè)繩子是從兩個(gè)院子之間的籬笆上的兩根竹子中間穿過(guò)去的。如果你拿著繩子的另一頭上下振動(dòng)，繩子產(chǎn)生的波就會(huì)從兩根竹子之間通過(guò)，然后從你的手傳到那棵樹(shù)上。這時(shí)，那座籬笆對(duì)于你的波來(lái)說(shuō)是‘透明的’。但是，如果你讓繩子左右振動(dòng)，那么繩子就會(huì)撞在兩根竹子上，波也就不會(huì)通過(guò)籬笆了，此時(shí)的籬笆就相當(dāng)于一個(gè)偏振器件。”

三、戴偏光鏡有什么好處？

偏光鏡的主要功能是能有選擇地讓沿某個(gè)方向振動(dòng)的光線(xiàn)通過(guò)。因?yàn)槠忡R片中有一種特殊的過(guò)濾材料——偏振膜，它能有效地消除來(lái)自水面、玻璃面等的強(qiáng)反射光及平滑路面的散射光線(xiàn)，使相對(duì)較柔和的平行于光軸方向的光線(xiàn)進(jìn)入眼睛，從而使得視野更加清晰，視物真實(shí)自然。具體作用可列舉如下：

1.開(kāi)車(chē)的時(shí)候，不會(huì)再為陽(yáng)光及前方車(chē)輛的眾多反光困擾了；

2.釣魚(yú)的時(shí)候，水波在陽(yáng)光的照耀下閃耀，也不會(huì)覺(jué)得不適應(yīng)，因?yàn)榉垂獠灰?jiàn)了；

3.滑雪的時(shí)候，不必再擔(dān)心雪面的反光和紫外線(xiàn)；

4.下雨的時(shí)候，在雨水漫流的路面上，由于消除了水面的反光，交通標(biāo)志會(huì)更清晰地呈現(xiàn)在眼前；

5.度假的時(shí)候，更多的紫外線(xiàn)被有效地阻擋。

小明通過(guò)這次學(xué)習(xí)還知道了偏光鏡的另一個(gè)用途——照相機(jī)鏡頭。為了更清楚地拍攝到水中的物體，可以旋轉(zhuǎn)鏡頭前的偏光鏡，這樣就可以在取景器中看到水中物體最清晰的像。

既然偏振光有這么多好處，那可不可以利用光的偏振原理設(shè)計(jì)出集濾光、室內(nèi)滅菌、隔熱、觀賞等功能于一體的多功能建筑頂棚呢？傳統(tǒng)的頂棚都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，這種頂棚除了保暖、擋雨和遮光之外沒(méi)有其他作用。如果能用偏光材料做一個(gè)透明的頂棚，則可以最大限度地實(shí)現(xiàn)美感與觀賞價(jià)值。帶著這些遐想，小明和同學(xué)們決定好好學(xué)習(xí)物理，早日實(shí)現(xiàn)他們的愿望。