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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） [:1701074925]
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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） 1 透过太阳眼镜，看到半个世界
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一分钟简介
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本章会介绍几个关于光的偏振性的实验，实验所需材料非常简单，一副偏振片太阳镜就可以了。在这些实验中，我们将会研究如何简单有效地判断太阳镜的偏振方向；如何用太阳镜来发现东南西北各处天空的不一样；我们还将用两片偏振片来呈现一根塑料快餐叉里蕴藏的五彩斑斓的世界。
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本章实验的成功率可达到100%，而且其中蕴含着无穷的乐趣和深刻的原理。
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闲话基本原理
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市售的太阳镜中，有一种被称为“偏振片太阳镜”，当然，商家往往还会加上“高科技”作为形容词。我们买回来戴上，感觉似乎和普通的太阳镜没有太多差别：强烈的光线变得柔和了。“偏振片”起到什么作用呢？
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图1.1 两种偏振方向的绳波
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光是一种电磁场在空间的波动，用一种形象的比喻来阐释这种波，就像我们手握一根绳子的一端，另一端栓在一棵树上，上下或左右抖动，绳子会产生相应的波动从一端传播到另一端。这两种不同的抖动方式产生的绳子的波动方向是不同的，手上下抖动，绳子也上下抖动；手左右抖动，绳子也左右抖动。这就是绳波的“偏振”（见图1.1）。光波也有类似的性质。一束光在水平方向传播，它所包含的电场既可以是上下振动的，也可以是左右振动的，这被称作光波的偏振。一般光源（如太阳、日光灯等）发出的光都是非偏振的，即两种偏振方向的光都有，而且含量都一样。而偏振片就是一种可以只让一种偏振方向的光通过，而吸收另外一种偏振方向的光的材料。这样，戴上偏振太阳眼镜，太阳的光就只有一半进入眼睛，自然变得柔和了。
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动手实践
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了解了偏振片太阳镜的原理，我们自然会问，既然光线有两种偏振方向，那么太阳镜究竟让哪一种偏振方向的光透过呢？（这被称为偏振片的偏振方向。）这正是我们第1个实验的内容。
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第1个实验 判断偏振片太阳镜的偏振方向
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所需材料列表
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偏振片太阳镜
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已知偏振方向的偏振片
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判断一副太阳镜的偏振方向，最容易的方法，莫过于找到一块已知偏振方向的偏振片。我手头恰好有几块这样的偏振片，于是我们可以做下面的实验了。
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图1.2 用已知偏振方向的偏振片判断太阳镜的偏振方向
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在图1.2中左边那幅图里，我们透过太阳镜看到了远处的景物。中间那幅图里，一块已知偏振方向（如贴在偏振片上的箭头所示）的偏振片叠加在太阳镜前，此时偏振片是让上下偏振的光透过，远处的景物依旧可以看清。但是当我们90°旋转偏振片（右边那幅图），神奇的事情发生了，偏振片和太阳镜重叠的部分变得漆黑。这表明，太阳镜是让上下偏振的光透过的，所以，当偏振片只让水平方向偏振的光透过时，它们重叠的结果就是没有光可以透过。这两块偏振片放在一起就像一道光的阀门，可以打开（当两块偏振片方向一致时），也可以闭合（当两块偏振片方向垂直时）。是不是所有的偏振太阳镜的偏振方向都一样？答案是肯定的，不信的话，读者可以自己试一试。
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第2个实验 轻松判断太阳镜的偏振方向