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图1.13 天空的偏振性
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最后，我们来看看一个普通的塑料餐叉为什么会在偏振片的包围中变得五彩斑斓。如图1.7所示，两块偏振片垂直地叠在一起时，本应没有光可以通过。当入射光通过第一块偏振片（假设允许水平方向偏振的光通过），一半被吸收了，只剩下了水平方向偏振的光。而第二块偏振片恰好只允许竖直方向的光通过，水平方向的光完全被它的分子链吸收，所以最终入射光被这两块偏振片全部吞没了。但是如果在光通过第一块偏振片以后，我们能够想办法把它的偏振方向稍微旋转一下，使它不完全是水平方向偏振，那么根据向量分解，它就能有一部分穿透第二块偏振片。塑料正是起到了这么一个作用（见图1.14），这种现象被称作旋光性。塑料是怎么实现这么神奇的作用的呢？我们可以这样形象地理解：和偏振片一样，普通塑料也是由高分子链组成，与偏振片不同的是，这些高分子链的作用是很努力地把入射到它们上面的光的电场振动方向稍微拧一下，这就导致了旋光效应。而且这个拧的程度大小与分子链排列的整齐程度有关，与光的波长也有关。塑料在制造的过程中，各个地方的分子链排列的整齐程度是不一样的，所以各个地方对不同波长（或者说不同颜色）的光的旋转作用也不一样。有些地方旋转红光厉害一些，那么，透过第二块偏振片时那一片区域就显示红色；有些地方旋转蓝光厉害一些，那么，透过第二块偏振片时那一片区域就显示蓝色。这就是为什么一块透明的餐叉可以呈现出五彩斑斓效果的原因了。
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图1.14 偏振光通过塑料后，偏振方向发生变化
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不仅塑料有旋光效应，我们常见的白糖溶解在水中以后也有类似的旋光效应，但是旋转的“力度”比塑料要小很多。由于糖水旋光中的旋转角度与糖水浓度有关，食品工业上还用这个现象来检测浓度。
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细心的读者可能还会从第二个实验中发现折射和反射也能产生偏振方向的旋转，如图1.12所示。读者可以试试看，把一块玻璃放在两块偏振片之间观察一下会发生什么。
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生活中的应用
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通过本章的各种实验，相信读者对光的偏振性有了更生动的体会。读者可能会问，偏振光有什么用处吗？用处可多了，就在你身边意想不到的地方。不信？拿出你的偏振太阳镜，对着液晶电脑屏幕，晃动你的脑袋——哈！它是偏振的！到3D影院，拿出你的太阳镜，叠加在3D眼镜上——哈！它也是偏振的！只要留心，你还能发现更多偏振光应用的身影。
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我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） [:1701074926]
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我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） 2 揭秘神奇的光：激光
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一分钟简介
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本章我将为读者介绍激光的基本原理。通过动手拆开一台氦氖激光器和一只激光笔，我们能够生动地看到神奇的激光是怎样产生的。我们将介绍激光光源的特性，为以后其他的相关制作做铺垫，还将谈及激光器的一些最新发展，以及在大自然中意想不到的地方存在的有趣的激光源。
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闲话基本原理
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本章基本原理比较长，请耐心细读
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1968年1月20日，美国宇航局（NASA）发射的最后一艘无人探月太空船Surveyor 7号将携带的电视摄像机指向了地球。此时美洲处于黑夜中，整个地球就像一弯月牙，挂在漆黑的宇宙背景中。然而在太空船的摄像机里，黑漆漆的美洲大陆上却出现了两个亮点（见图2.1），这是UFO吗？还是消耗着百万千瓦的城市灯火？都不是。这两个点，一个是来自美国亚利桑那州Kitt Peak天文台，另一个是来自美国加州的天文台。它们是由两个几年前发明的激光器所产生的激光光源，功率只有2W。从30万公里之外的月球上看，灯火通明的城市已经暗淡无光，然而一只产生2W强度的光源却依然清晰，这就是神奇的激光。
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图2.1 Surveyor 7号登月太空船拍摄的地球照片。注意左侧的两个亮点，那里是美国的西南部。经过长距离地传播以及地球大气的扰动，激光看起来变成了两个很大的光斑。（照片由美国NASA Jet Propulsion Laboratory提供）
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激光的英文名称叫作laser，原来是“Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation”的缩写，即“通过受激辐射产生的光放大装置”，而如今Laser已经作为一个独立的单词被广泛应用了。20世纪80年代之前，激光或许还是科研人员和“骨灰级”发烧友才能玩得起的东西，而从20世纪90年代开始，大量廉价的红色半导体激光器出现在市场上，激光开始进入寻常百姓家。在本书中，我们将利用这种廉价的激光器来进行几个有趣的实验和制作，在这一章里，我们首先来了解一下激光的故事。
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我们对激光最直接的感受是它的颜色非常纯，光线非常集中。夜幕下，一支小小的激光笔发出的光，照射到几百米外的建筑物上依然是一个明亮的小点。这两点正好体现了激光与普通手电筒之类光源的区别。颜色单纯表明激光所含频率非常单一，光线集中表明激光的方向性很好。我们之所以能在月球上还能看到地球上的激光，就是它的方向性好的极佳体现。虽然只有2W的功率，但是这2W的光线非常“团结一致，携手并进”。直到30万千米之外，它们仍然“不离不弃”，这样从月球上看起来就非常明亮了。激光为什么会有这样的特点呢？这得从激光的构造说起。
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一台典型的激光器的构造可以用图2.2表示。
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