武汉科技馆光展厅（不可思议的画面）

为什么转动转盘时，会看到时有时无、时明时暗的风景画呢？

这其实是光的偏振现象引起的。自然光在垂直于传播方向的平面上沿一切方向振动，自然发散，而偏振光只沿一个特定的方向振动。通过偏振光片可以把自然光转化为偏振光，只有与偏振光片平行的光才能通过偏振光片。液晶显示器就是利用偏振光片这个特性来显示图像的。在两片角度相互垂直的偏振光片之间充满液晶，再利用电场控制液晶分子的转动来改变光的行进方向，使得与偏振光片平行的光线透过，与偏振光片垂直的光线被阻断，从而形成不同亮度的画面。

早在1704～1706年，牛顿就发现了光的偏振现象。1809年，马吕斯又通过试验解释了光的偏振现象，揭示了光的横波性，确定了偏振光强度变化的规律即马吕斯定律。1865-1873年麦克斯韦建立了光的电磁理论，从本质上说明了光的偏振现象。

光的偏振特性在实际生活中有很多用途。如:

1. 电子表的液晶显示用到了偏振光

两块透振方向相互垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。外界的自然光通过第一块偏振片后，成了偏振光。这束光在通过液晶时，如果上下两极板间没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90度(这种性质叫做液晶的旋光性)，于是它能通过第二块偏振片。第二块偏振片的下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶盒看起来是透明的。但在上下两个电极间有一定大小的电压时，液晶的性质改变了，旋光性消失，于是光线通不过第二块偏振片，这个电极下的区域变暗，如果电极刻成了数字的笔画的形状，用这种方法就可以显示数字。

2. 在摄影镜头前加上偏振镜消除反光

在拍摄表面光滑的物体，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于光线的偏振而引起的。在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜面，能够阻挡这些偏振光，借以消除或减弱这些光滑物体表面的反光或亮斑。要通过取景器一边观察一边转动镜面，以便观察消除偏振光的效果。当观察到被摄物体的反光消失时，既可以停止转动镜面。

3. 摄影时控制天空亮度，使蓝天变暗

由于蓝天中存在大量的偏振光，所以用偏振镜能够调节天空的亮度，加用偏振镜以后，蓝天变的很暗，突出了蓝天中的白云。偏振镜是灰色的，所以在黑白和彩色摄影中均可以使用。

4. 使用偏振镜看立体电影

在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像,制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光.左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变.观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。

当然,实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置。光在晶体中的传播与偏振现象密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性，制造用于测量的光学器件，以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制等技术手段。

5、生物的生理机能与偏振光

人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支单眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。

再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。

6、汽车使用偏振片防止夜晚对面车灯晃眼

远光灯是非常讨厌的，但是利用光的偏振可以解决这个问题。我们可以将汽车灯罩设计成斜方向45°的偏振镜片，这样射出去的光都是有规律的斜向光。汽车驾驶员戴一副夜间眼镜，偏振方向与灯罩偏振方向相同。如此一来，驾驶员只能看到自己汽车射出去的光，而对面汽车射来光的震动方向，正好是与本方向汽车成90°角，那样对面的车灯光线就不会再晃到驾驶员的眼睛。

当然这个设想要实现还是需要很漫长的道路的，首先世界必须制定一个统一的标准，来规定灯罩与眼镜的偏振方向;其次偏振眼镜必然会损失一部分光线，那么驾驶员的视野会受到影响;而且汽车大灯的功率都很大，其一半的能量都被偏振镜片吸收，一定会产生大量的热，对于汽车灯罩的做工，也是一个非常大的考验。（来源·武汉科技馆）

【编辑：叶子】