趣实验：透明的“内涵”手工电子DIY教程

所需时间: 5分钟 制作难度: ★☆☆☆☆ GEEK指数: ★★★★☆

上次的 刀尖上的平衡舞 用的是钢叉和钢勺，这回换成透明塑料的了...看来DIY主题站的小实验就和餐具分不开了...

 

1   实验用具● 液晶显示器（比如笔记本电脑的屏幕）

● 偏振太阳镜，或看3D电影的眼镜（见小贴士）

● 透明塑料刀叉（实验成功之后，我相信你一定会和我一样迫不及待的找更多的类似物品来玩一下，那么这里多提供一些类似的物品以供参考：透明胶带卷盒、塑料盒、树脂镜片的眼镜、量角器等等……）

 

2   实验步骤● 用液晶显示器显示一页纯白页面（比如浏览器打开一个空白页），以此作为照明光源，屏幕朝上放平。

●将待测物品放置在液晶显示器上

● 如果不明显，可以旋转偏振镜片的角度，直到看到明显的现象为止。

 

放在液晶屏上的量角器

 

透过偏振太阳镜看到的效果

● 你看到了什么？没错，原本看上去平淡无奇的透明塑料，忽然就出现了斑斓的彩色条纹！

 

3   科学原理

那么这些条纹哪里来的呢？这种现象其实叫做光弹性效应，这种方法可以快速准确的表现物体的应力分布，这种光弹性实验很广泛的应用在工程领域。（详细介绍请见 科学松鼠会的群博文 ） 。

简单的说，就是由于塑料各处对偏振光的不同响应造成的。我们都知道，光是一种电磁波，在垂直于光线传播的方向上，既有电场震荡，又有磁场震荡。当光的电场在垂直于光线的各个方向震荡相同（如太阳光、日光灯）时是非偏振光，当光的电场沿着特定的方向（偏振方向）震荡时便是偏振光。我们的电脑液晶屏幕因为前后都加有偏振片，所以液晶显示器的光都是偏振光。

● 液晶显示器的偏振特性

在液晶显示器里面有一个灯管，灯管发的光经过屏幕后边的偏振片变成某个方向的偏振光进入到液晶里面。液晶其实是长条形的有机小分子，它们能在外加的电场作用下发生偏转，经过这些偏转液晶的光线，其偏振性质会发生变化，不同的偏转变化也不同。这样光线在通过屏幕前面的偏振片的时候就会显示出不同的颜色和亮度。

● 著名物理学家费曼在《别闹了，费曼先生》里提到过，湖水表面的反射光是我们日常生活中很常见的一种偏振光来源——因为平行于水面的电场震动反射较多。但是现在时代变了，对于很多（宅）人来说，日常生活中最常见的偏振光应该是液晶屏幕的光了。

 

这些透明塑料的物体内部各处应力分布不均，因此不同位置对偏振光的偏转变化（大小和相位）不同。因此当再加一个偏振片（偏振眼镜）时，我们就可以滤掉未加改动的光线，清楚地看到不同方向偏振的光相互干涉的情形，也就是看到那些美丽的干涉条纹。应力分布最不均匀的边角裂痕等地方，比如上面的图中塑料刀叉的“拐弯处”，条纹则会更加清晰！

 

4   实验小贴士 

4.1   怎么知道你的眼镜是不是偏振镜片？● 很多太阳眼镜都是偏振的（尤其是专门给司机用的太阳镜），这样可以过滤掉许多太阳光或者对面车的灯光，这里我们用它来选择偏振光的方向。但怎么确认你的太阳镜是偏振的呢？一个方法是，将你的太阳镜置于日常使用的液晶屏幕（可以是电脑显示器，也可以是手机、PDA、PSP等的屏幕）上方，旋转太阳镜（保持太阳镜始终在屏幕上方并平行于屏幕），如果能透过太阳镜看到光线的明暗变化，甚至在某些角度可以看到液晶屏整个暗了下去，那么恭喜你，你的太阳镜是偏振镜片！

 

4.2   如果没有偏振镜怎么办？● 如果实在找不到偏振太阳镜，或3D电影的眼镜，其实这个实验也还是可以进行的。找一些边角非常明显的透明塑料物品，将它放在液晶屏上，用肉眼观察，你可以看到淡淡的彩色条纹！

● 这其实是因为这些条纹是由于材料本身产生，偏振镜只是过滤掉干扰的因素，让你更清楚的看到图案，却不能改变实验结果。但是当然，如果有太阳镜的话，你会看到比肉眼时震撼地多的效果！

 

4.3   测什么最合适？● 透明塑料制品。透明是为了通光。玻璃虽然也是透明的，但由于玻璃很坚固内部比较均匀，因此也不适合做这种光弹性实验。最好的测量物体是透明的塑料制品，有形状上大幅度变化的（不要是一张平板），这种地方往往会产生更复杂的条纹，如果物体本身太过平坦没有变化的话，你可以人为弯折一下，就可以看到从平淡到神奇的变化了。