第三節 球從銀幕中“飛出”(1 / 2)

我們看立體電影,猶如身臨其境,房屋、街道、大山和小溪,一切景物都是那樣清楚、明晰。那火車隆隆而來,就象開出了銀幕,開過我們的頭頂去;那足球賽多麼有趣,足球“嗖”地飛出了銀幕,朝著我們的臉上飛來,我們,其它的觀眾,都不由自主地急忙把頭一偏,似乎在這一刹那,球真的從耳邊飛了過去。

立體電影是用偏振光雙鏡頭放映機放映的。因而看電影時還要戴上一副特殊的眼鏡,那是兩片鏡片不同的眼鏡,叫做偏振眼鏡。我們戴著這種眼鏡看電影,眼鏡的左、右兩片鏡片就會有選擇地將銀幕上的影象攝取來,而造成一種奇異的立體形象感。

偏振光是什麼光?其奧妙何在?光的偏振是光的波動性的一種表現形式,因此,要認識偏振光,還得從波談起。

波動有兩種形式:一種是縱波;一種是橫波。它們傳播的方式是不同的。我們知道,聲波是一種縱波,它傳播開來,空氣密度將相應地跟著變化,就某一部位而言,該處的密度則一會兒大、一會兒小地交替變化光波是一種橫波,空氣或其它介質在垂直於波的傳播方向上,每一薄層都圍繞著其平衡位置作橫向移動。

我們可以做一個小實驗,觀察一下橫波的傳播和橫波的偏振。將繩子的一頭拴住,另一頭拉在手裏做上下抖動。那樣,讓垂直方向振動的繩子通過一個垂直的窄縫,繩子上的振動狀態在窄縫前後沒有變化。換句話說,在垂直方向振動的波可以通過垂直方向的窄縫。讓垂直方向振動的繩子通過一個水平窄縫,可以看見在窄縫前繩子的振動和原來一樣,而在窄縫後繩子在垂直方向的振動消失了。這就是說,垂直方向振動的波不能通過水平窄縫。讓垂直方向振動的繩子先通過垂直窄縫,爾後再通過水平窄縫,則繩子的振動通過垂直窄縫後,卻不能再通過水平窄縫了。這個實驗表明,隻有當窄縫的方向和波的振動方向一致時,波才能無阻礙地通過窄縫;而當窄縫垂直於波的振動方向時,窄縫將阻止波的傳播。如果波的振動方向和窄縫既不垂直也不平行,則通過窄縫的波的振動與兩者的夾角有關。

從這個實驗,我們就不難理解偏振眼鏡的作用了。如果還用上麵那種形象的比喻說法,那末,偏振眼鏡片是由許許多多眼睛所看不見的“窄縫”組成的(這些窄縫,實際上是由組成偏振片的物質結構所決定)。我們把“窄縫”的方向叫做偏振眼鏡的軸。在燈光前麵一連串放置兩個偏振眼鏡片,當偏振眼鏡片的軸和偏振眼鏡片的軸相互平行時,通過的直線偏振光,當兩個偏振眼鏡片的軸相互垂直時,直線偏振光就一點也不能通過偏振眼鏡片了。

我們再拿一根長螺旋彈簧代替繩子來做上述實驗:拉動彈簧,沿著彈簧長度方向產生一列縱波,則不管窄縫取相同方向還是取其它任意方向,都不會阻礙縱波穿過前後兩個窄縫而向前傳播。因為縱波是沿著彈簧長度方向以疏密形式傳播,而不是以橫向振動形式傳播的。這就是說,縱波不會發生偏振現象。

這樣,我們就可以依據上述特征來證實光波是橫波而不是縱波了。

讓陽光或燈光照射一塊電氣石晶體薄片或人造偏振片,光透過後強度減弱。但是,如果以入射光線為軸旋轉晶體薄片,則可以看到透射的光的強度不再有任何變化了。這時,如果讓透射光再投射到同樣的晶體薄片上,就會發現透過第二片晶體薄片的光的強度與第二片晶片相對於第一片晶片的方向有關。同樣的,以透射光線為軸旋轉第二片晶片,透過後一晶片的光的強度就會發生周期性的變化:當轉到某一方向時,透射光最強,從這個位置起再轉過90°,透射光最弱,強度接近於零。但是,入射光透過第一片晶片時,即使旋轉這片晶片,透射光的強度也不隨晶片的轉動而有任何變化,當光束再透過第二片同樣的晶片時,則這片晶片隻讓沿著某一方向振動的光波通過,這就表明:光不是縱波。

我們知道,光是一種電磁波,光的振動就是電磁振動,包括電場和磁場這兩個振動方向彼此垂直的振動。太陽光和燈光都是大量原子或分子輻射的電磁波的混合波。由於原子、分子運動的複雜性,雖然每個原子輻射的電磁波的電場和磁場彼此垂直,但由於電場和磁場並沒有固定的方向,因此,大量原子輻射的電場或磁場是任意方向的。如果我們沿光的傳播方向看去,在垂直光的前進方向的平麵內,任何方向的電場或磁場都是均勻分布的,我們把這樣的光叫做自然光。

上一章 書頁/目錄 下一頁