國立清華大學 物理系 戴 明鳳教授. 偏光片上的保護膜未拆移除前，觀察偏振 片逐漸被彎曲時，偏振片上的色彩變化。

Presentation on theme: "國立清華大學 物理系 戴 明鳳教授. 偏光片上的保護膜未拆移除前，觀察偏振 片逐漸被彎曲時，偏振片上的色彩變化。"— Presentation transcript:

1 國立清華大學 物理系 戴 明鳳教授

2 偏光片上的保護膜未拆移除前，觀察偏振 片逐漸被彎曲時，偏振片上的色彩變化。

3 255

4 可見光僅佔其中非常小範圍的頻段. The wavelength/frequency range in which EM waves (light) are visible is only a tiny fraction of the entire electromagnetic spectrum. 33- 電磁波波 / 頻譜

5 On bright days the sky can display a variety of bright spots and arcs (halos). Probably the most common display is a bright spot called a sun dog that appears to the left or right of the Sun and sometimes on both sides. Sun dogs often show colors  they can be mistaken for rainbows. However, sun dogs are not produced by water drops as rainbows are. Norbert Rosing/National Geographic/Getty Images, Inc. What produces sun dogs?

6 EM waves cover a broad spectrum of wavelengths ( ), with waves in various ranges having distinct properties. The Crab Nebula show different structure for observations made with waves of various. X-rays Unpolarized visible light Radio waves Visible light passing through a polarizing filter

7 蟹狀星雲(Crab Nebula)-天文上常用編號 M1, NGC1952, Sharpless 244 位於金牛座(Taurus)，與地球(或太陽系)距離約6500光 年，屬新星殘骸類型。 蟹狀星雲，其實長得不像蟹。原先是一個巨型的恆星， 即紅巨星，表已在恆星一生的末期。下一步即進入到一 般人常所說的超新星(Supernova)階段。 紅巨星內部的輻射壓無法抵抗自身恆星的重力，而造成 紅巨星本身向內塌縮，並將內部部分的物質以猛烈噴發 的方式擠壓出來。擠壓出的物質與星際物質劇烈碰撞， 而產生絢麗色彩的雲氣外觀。 此雲氣即為超新星殘骸(Supernova remnant)。 這些絢麗的顏色代表什麼物理意義呢？ http://apod.nasa.gov/apod/astropix.html -> Astronomy picture of the day http://apod.nasa.gov/apod/astropix.html http://en.wikipedia.org/wiki/Crab_Nebula

8 哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope) 以可見光波段所觀測到的蟹狀星雲 星雲外圍橘紅色部分：為氫離子輻射區(HII Regions), 表起初爆炸所噴出的物質與星際 介質中的中性氫對撞並游離氫原子，而氫離 子再和游離電子結合而產生的電磁輻射，此 電磁輻射波長大約為656.3nm，也就是電子 從 n = 3的主量子數跳到 n = 2的主量子數所 發出的電磁能量，物理上代表此區域為爆炸 波前緣與周圍星際介質互相作用的地方。 內部中間綠色的部分：是重元素(氫、氦以外的元素)所發出的電磁 輻射。此區域多半含有氧、碳、硫等元素，輻射機制複雜。 星雲中心藍色部分：表游離電子受星雲中心的高速旋轉中子星所 發出的強烈磁場作用而輻射電磁波。一般相信此為電子做同步輻 射所發出的電磁波，也表此中心區為高能輻射區域，並有機會觀 察到比藍光更高能的電磁輻射。

9 X射線天文望遠鏡所觀測到的蟹狀星雲 由錢卓拉X射線天文望遠鏡(Chandra X-Ray Observatory) 顯示蟹狀星雲 中心內部的情況。此影像拍攝的實際空間大小區域大約為9光年。 x射線人類肉眼無法看到,藍色部分是經電腦影像類比處理而得。 明顯可看出雲氣中間有一個小小的圓球狀物體，再更內部為以每秒30轉 的高速自轉中子星，或稱為波霎(Pulsar)， 可以看到中間圓球狀的部分有一長條狀的氣流噴出，旁邊也有類似盤狀 的結構環繞中間的中子星。 看似氣體狀的雲霧其實是能量高的嚇人的電漿，幾十萬度K的溫度代表這 裡是電漿劇烈活動的區域，主要也是中子星高磁場影響。 看似氣體狀的雲霧是能量高的嚇人的電漿， 幾十萬度K的溫度表這裡是電漿劇烈活動的 區域，主要也是中子星高磁場影響。 地球上的磁性研究室所能產生的最高磁場大 概10 T(特斯拉)左右，在這星雲中心中子星 所產生的磁場強度是10 8 -10 9 T 左右。 國家地理雜誌所製作的影片中有蟹狀星雲 (在01:33), http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=b6bnMY581bQ

10 國家地理雜誌所製作之影片中01:33處有蟹狀星雲 影像 http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=b6bnMY581bQ http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=b6bnMY581bQ 1.紅色：無線電波段輻射，表星雲外圍能量較紅 光為低的電磁輻射，多半來自氣體分子(CO、 硫化物等)的量子態變化所引致的輻射。 2.綠色：可見光波段輻射 3.藍色：X射線波段輻射

11 透過光偏振觀察 星雲的磁場分布 電磁波偏振程度：電磁 波偏振程度 電磁波偏振程度：不同顏色區塊標示不同程度的電磁 波偏振程度，也透露出次星雲的磁場分布。 法拉第旋轉： 法拉第旋轉：若一物質中有磁場通過，則通過此物質 的電磁波其偏振方向會被改變，天文學家藉由此原理 可觀測星雲的磁場分部。 光的偏振性 光的偏振性：凡會自行發 光或反射光的天體都有此 偏振特性。蟹狀星雲也不 例外。

12 何謂波的偏振、偏光？ 光是電磁波，也是橫波，光的電場和磁場振動的方向與 波的行進方向垂直。 偏振方向：定義電場的振動方向為波的偏振方向。 非偏振波(光)：一般光波的振動並不會局限在某些特定 方向，就像來自大自然的太陽光，它的偏振是凌亂無序 分布的，故屬非偏振波(光) 偏振波(光)：可經過特定處理(如散射或反射)，變成僅 含單一偏振方向波光。經過偏光板的作用後，光波的偏 振就能成為單一方向。 紅色箭頭表振動方向，垂直於光波的 前進方向(藍色箭頭 ) 。 「直線偏光」 : 光波振動方向的軌跡是 一平面，故又稱「平面偏光」。 直線(平面)偏光

13 偏光片的作用 偏光片的主要作用：可以將不具偏極性的自然光轉化 為偏極光，使與電場呈垂直方向的光線通過。 偏光板的內部結構：於 1c ㎡裏有 30 萬條肉眼看不到的 直線分子排列體，並排列於同一個方向，讓光線偏極 化取得柔和光線，利用偏光片來看物體會更清晰鮮明。 偏光處理原理： 1. 當太陽光接觸到水面、地面、平面反射時，因直線 震動的偏光光線的關係，所以很難看清物體， 2. 利用偏光片過濾直線震動的光源特性，並利用分子 排列的水平線，重新調整吸收光線的方向, 3. 以消除乾澀、不清楚及刺眼的光線，讓自然光中的 亂反射的光線、眩光及物體反射光, 能有效的阻絕掉。

14 何謂波的偏振、偏光？ 偏振方向：電磁波(光也是電磁波)是一種橫波，光的電場和磁場振動的方向 與行進方向垂直。定義電場的振動方向為波的偏振方向。 非偏振波(光)：來自大自然的陽光的偏振方向淩亂無序，故屬非偏振波(光) 偏振波(光)：可經過特定處理(如散射或反射)，變成僅含單一偏振方向波光。 偏振光在日常生活中隨處可見，如： 1. 蔚藍的天空即是由於高空稀薄的空氣分子散射造成的，所以藍天其實便是 近似偏振光。 2. 拍攝風景時，如果天空太亮，攝影師常用偏光片製成的濾光鏡片濾掉部分 藍天的亮度。 3. 釣魚時，水面的浮光耀金，靜影沈碧，也是近似偏振光，也可用偏極板製 成的太陽眼鏡濾掉，即可清楚地觀測到水中的遊魚； 4. 汽車玻璃總因反光而變得模模糊糊，只要在相機或攝影機鏡頭前加裝偏極 板，濾掉玻璃的反光(玻璃反光也是偏振光)，車內人物即原形畢露了。

15 K E H 什麼是偏振光 ? 光：是電磁波，它的電場與磁場是相互依存於彼 此互相垂直的方向振動，光電磁波在傳播的過程 中電場 (E) 、磁場 (H) 與傳播方向 (k) 三者是互相垂 直的關係。 自然光：含有各種振動方向的光，而通過偏光板 的光就會成為單一振動方向的光，此稱為偏振光。 電磁波示意圖 自然光 偏振光

16 光的偏極化 直線偏振光，簡稱直線偏光，也稱「平面偏光」：單一 方向振動的光波，光波沿著一條直線方向振動。因隨著 光波的前進，代表振動方向的這條直線的軌跡是一個平 面，所以「直線偏光」也稱為，也就是說不管光線前進 到哪裡，它的振動方向都局限在同一平面上。 偏光板、偏光鏡或雙色晶都可以把凌亂偏振的光束轉成 單一偏振的直線偏光，偏光顯微鏡就是利用偏振光來觀 察及鑑定晶體的一種光學儀器。 一些優質的太陽眼鏡也以偏光板做為鏡片，其原理就是 利用偏光板讓單一偏振的光進入眼睛，而把其他偏振方 向的光芒阻擋在外，從而達到減弱刺眼陽光的目的。

17 光的線偏極化和圓偏極化 線偏振光：光是一種電磁波，通常光源下(如太陽光)，電場的振 動方向是在各個方向上均勻分佈。當電場振動方向只限於某一固 定方向時，就變成為線偏振光。 圓偏振： 線偏振片

18

19 偏振是電磁波的一大特性。 具一定偏振方向的電磁波可經穿透特殊偏振介質， 而改變所呈現的現象，具高度有應用價值 !

20 偏光片材料 偏光片(Polarizing film)：液晶顯示器的關鍵性零件。 基本材料結構：兩層三醋酸纖維素酯薄膜TAC (Triacety cellulose)夾一層聚乙烯醇PVA(Poly vinyl alcohol)所構成。 功能：控制特定光波之偏振方向，使光通過或遮蔽， 以增加黑白對比。 偏光膜的特性要求： 1.高透過率、 2.高偏光度、 3.高耐久性及 4.彩色化的方向來進行。（註1）

21 偏光片或稱偏振片(Polarized film) 1.原理：偏光片設計成只能讓某一光軸的光線通過。 2.使用：當兩片材料相同的偏光片相疊在一起，調 整兩偏光片之光軸的相對角度，則會使通過兩偏 光片的光的強度產生明顯的變化。 3.當兩片的光軸垂直相交時，通過的光最少，所以 呈現最暗的狀態。 4.清潔：偏光片表面極軟，請千萬不要用乾布、紙 類擦拭，以免刮傷。請以柔軟的棉花沾水潤濕， 輕輕擦拭，然後讓其自然乾燥即可。

22 偏光板靠著內部細長鏈狀晶體的整齊排列，把凌亂偏振的光束轉 變為單一方向偏振的「平面偏光」。 偏光太陽眼鏡：就是靠兩片偏光板降低光的強度。  鏡片內含有一層偏光膜，各方向振動的刺眼陽光經偏光板後，僅 能讓單一偏振的光進入眼睛，而把其他偏振方向的光芒阻擋在外， 使光度減弱。  把兩片偏光板以90度交角排列，兩片偏光板重疊的地方因為沒有 光線可以通過，而呈現全黑。  非重疊處光強度下降，光的強度與偏振幅度(振幅)的平方成正比。

23 圓偏光 (Circular polarization Light) 圓偏光：兩組振幅相同，但偏振光向互相垂直的平 面線偏光所組合而成的偏振光。  順著光前進的方向，可以看到「圓偏光」的偏振向 量大小相等，但電場的振動方向沿著一個圓周旋轉。  圓偏光的振幅就是圓的大小。  依電場向量繞著波行進方向的旋轉方向，可分左旋 和右旋圓偏振。下圖為右旋偏振。 「圓偏光」可視為兩組振幅相同，但相位相差 90 o ，即互 相垂直的「平面偏光」所組合形成的偏振光。 右旋圓偏振

24 圓偏光與橢圓偏光 橢圓偏光：若兩組線偏振光相位仍相差90 o ；但振幅不 相同，則組合成橢圓偏光。 「橢圓偏光」的偏振向量則沿著橢圓的圓周旋轉。橢 圓偏光的振幅，是在橢圓的長軸與短軸之間隨著光的 前進不斷地改變。 橢圓偏光可視為兩組相位相差 90 o ， 互相垂直之「平面偏 光」，但兩組振幅不相同所形成的偏振光。

25 最常見的旋光晶體—石英 又分左型-與右型-石英 石英：就是二氧化矽(SiO 2 )的結晶 常溫常壓下形成三方晶系結構 基本構造單元是矽氧四面體 相鄰矽氧四面體以共用氧原子方式連 結，且沿著c-結晶光軸方向延伸成串。 特點：矽氧四面體以類似螺絲釘盤旋 的方式連結，有兩種旋轉方式： (1)以順時鐘方向盤旋而上  左型石英 (2)以逆時鐘方向盤旋而上  右型石英 矽氧四面體 石英結構：實心點表矽原子，圓圈表 氧原子，紅色點線表矽氧鍵結。

26 旋光晶體—左型石英& 右型石英 石英晶體特點 石英晶體特點：矽氧四面體以類似螺絲釘盤旋的方式連結。 (1)左型石英： (1)左型石英：四面體沿著c 結晶軸以順時鐘方向盤旋而上， (2)右型石英： (2)右型石英：四面體沿著c 結晶軸以逆時鐘方向盤旋而上， 因而形成兩種左右對稱的石英結晶，因其結晶外形看起來如同我 們左右手的對稱，故分別稱為左型和右型石英。

27 偏振光的應用 液晶顯示幕 偏光太陽眼鏡防炫光 生物立體顯微鏡中的偏光鏡 太空望遠鏡中的偏光鏡 利用某些透明物體雙折射現象的光測彈性學， 在工業上可用來分析物體所受的應力，因其 彩色繽紛，常令觀眾驚歎 。

28 偏振光的生活應用 1 - 消除炫光 開車時，夜間最怕對向來車開啟大燈 ( 尤其山區 ) ； 或豔陽高照時, 來自路面或招牌的強烈反光，影響駕 駛者視線。但若在車前鏡片增加偏光板功能或駕駛 者戴偏光眼鏡，即可消除刺眼的炫光，可加強行車 安全。 加裝偏光板前 加裝偏光板後

29 攝影工具 左圖沒使用偏光鏡，右圖示是使用偏光鏡所拍攝的藍天。 哪一個才是真正的藍天白雲呢？ 偏光鏡對於專業或業餘的的攝影人員來說是再熟悉不過的工 具之一。目的是過濾掉景物反射過來散射光，使景物的色彩 更明亮及鮮豔。 若想拍攝晴朗的藍天白雲，可以在相機鏡頭前加裝偏光鏡， 選擇偏光鏡的適當角度，就可得到很好的效果 。 加裝偏光鏡前 加裝偏光鏡後

30 拍攝影海邊的景色，也可利用偏光鏡將海面的反射 光阻擋過濾，調整偏光片的適當偏振光軸可讓照片 的畫面更加清楚。 加裝偏光鏡前 加裝偏光鏡後

31 湖邊的水面易有強烈的反光，以致不易看清楚水面 下美麗的生物，透過偏光片可阻擋過濾水面的反射 光，使能清楚地觀測水面下的景象。 加裝偏光鏡前 加裝偏光鏡後

32 當有日蝕的景觀想要觀測的時候，因人的肉眼無法直 視太陽光，為了保護眼睛免於太陽光的傷害，透過使 用兩個相互垂直的偏振片或是衰減濾片做濾光作用降 低陽光的強度，就可以直視太陽了。

33 偏振光的生活應用 (II) 平面視覺立體化 拍攝立體影片時，用兩個攝影機拍攝，同時分別 拍下同一物體的兩個畫像，再各別以偏振化方向 一同呈現，利用偏振片原理做成的眼鏡，則兩個 畫面分別通過兩隻眼睛觀看，在人的腦海中就形 成立體化的影像了。 3D 電影原理示意圖 3D 電影需佩帶的 偏光眼鏡

34 偏振光的生活應用 3 - 昆蟲藉感測來自經偏振的陽光， 以辨視位置 太陽光受大氣層的散射而產生偏振，而蜜蜂和沙 漠螞蟻的複眼可敏銳的感受光的偏振，因此即使 沒有直接看見太陽，但只要依照天空中的偏光樣 式，就可以知道方位，不會迷失方向。

35 偏光板的發明 1929 年 17 歲少年 Edwin Land 發明了偏光板，並申 請專利，此發明解決了當時科學界原必須使用某 些礦物晶體 ( 如方解石、石英、紅寶石 ) ，才能將光 偏極化的問題。 偏光板 方解石 紅寶石 石英

36 偏光片材料之一 基本材料結構是兩層三醋酸纖維素酯薄膜 TAC (Triacety cellulose) 夾一層聚乙烯醇 PVA (Poly vinyl alcohol) 所構成。 功能：控制特定光波的偏振方向，使光通過或遮 蔽，以增加影像的對比。 偏光板的功能示意圖 偏光板 表面保護膜 保護層 TAC 偏光子 PVA 黏著劑 離型膜 偏光板的結構示意圖

37 小實驗 - 偏光板的使用 (I) 目的：使用偏光板得到偏振光 取兩片偏光板，一片放置光源前，使光源穿過第一 片偏光板產生同方向偏振的光，再使用第二片偏光 板放置第一片之後，此時旋轉第二片偏光板觀察光 源的變化。 θ 一般未經 偏振的光源 第一片偏光板 第二片偏光板 旋轉第二片偏光板 時觀察光源的變化

38 目的 : 使用偏光板檢驗光源是否為偏振光 檢驗的光源 : LCD 螢幕、手電筒、日光燈 取一片偏光板放置光源前，在偏光板後放置屏 幕或是以眼睛觀看，此時旋轉偏光板觀察光源 的變化，判斷光源是否為偏振光。 小實驗 - 偏光板的使用 (II) 光源 偏光板 屏幕

39 小實驗 - 偏光板的使用 (III) 目的 : 了解反射光的偏振性質 使用非偏振光源以入射角 56.6 ° 入射玻璃板得 到的反射光為偏振光，並旋轉偏光板檢驗其 偏振方向。 若玻璃板替換為金屬板是否仍有相同結果 ? 光源 玻璃板 偏光板 屏幕

40 偏光板的小魔術 - 神奇魔術盒 物體可輕易穿過中間有阻隔物的神奇盒 子 !! 物體可輕易穿過中間有阻隔物的神奇盒 子 !! 一起動手製做魔術盒

41 特製的偏光圖案透過偏光眼鏡看到的更多 !! 一些詐賭者會把偏光記號用在撲克牌或是麻將牌 背後，再配戴偏光眼鏡就能從牌背看穿每張牌， 藉此詐騙錢財。 偏光板的小魔術 - 超能透視術 未戴偏光眼鏡 戴上偏光眼鏡

42 偏光記號 偏光眼鏡 偏光板的小魔術 - 超能透視術

43 光測彈性學 ( Photoelasticity ) 材料的應力分佈我們不容易用肉眼看見, 但卻會使材料的內部分子與 分子之間的排列被扭曲而造成光學性質的改變. 因光學性質的改變, 偏振光會在偏振片上干涉而見到絢麗的七彩圖案, 並間接了解材料的應力分佈情況 ( 如圖 ). 這是工業鑑定上常用的方法 手機膠膜上的干涉條紋 戰鬥機駕駛艙 垂直偏光 水平偏光 材料分析上的應用

44 只需要下列道具 : 一些手邊塑膠製的文具：如三角 板, 尺或量角器、培養皿等。 兩片或數個偏極板 實驗室取得的實驗器材 運用偏極片觀察培養皿內部應力的分佈。 透過這些彩色條紋可以一窺塑膠產品當 初在製作過程中殘留的應力分佈。請注 意觀察右上圖刻字部分的彩色條紋分佈 與其他區域的紋路有何不同？ 光測彈性學的實驗其實很簡單， 你也可以動手做！

45

46 偏光片下的觀察隔熱紙

47 左右偏振影像疊合 透過 3D 眼 鏡就可看 到立體影 像 圖片來源 : 電影 ” 地心冒險 (Journey to the center of the Earth)” 3 D 原 理

48 偏光太陽眼鏡  抗炫光 無偏光片的太陽眼鏡 含偏光片的太陽眼鏡 市售的偏光太陽眼鏡，也 是運用偏振光的特性而製 成的，可抗炫光喔！

49 偏振片對眼鏡具有抗炫光的效應 1 - ANTI-SCRATCH HARD COATING (抗刮磨膜) 2 - ULTRAVIOLET ABSORBER (紫外光吸收膜、抗紫外光膜) 3 - 2.0 MM POLYCARBONATE () 4 - POLARIZING FILM (偏光片膜) 5 - ANTI-SCRATCH HARD COATING (抗刮磨膜)

50 50 Source: http://www.olympusmicro.com/primer/lightandcolor/polarization.htmlhttp://www.olympusmicro.com/primer/lightandcolor/polarization.html線偏極光之應用 太陽眼鏡

51 未偏極化光 偏光鏡片

52 一般色片(即濾光片)與偏光板的區別 太陽光中的眩光、物體反射光、強光無所 不在，如汽車玻璃、水波、雪地、路面的 眩光，自太陽直射之強光，常會干擾人類 眼睛視力，使人無法看清物體。 一般的有色板塊或濾光片是透過染色過程， 將其板塊染色變暗，或濾去光線的特別色 光，完全無法消除這些惱人光線。 偏光板能有效地消除各種眩光、強光、物 體反射光，只讓單一方向的光波通過，使 視野更加鮮明。

53 偏光顯微鏡在生物 和醫學上也有應用！ 雙折射(Birefringence)晶體 雙折射(Birefringence)晶體：有些物質對不同方向的偏 振光有不同的折射率，稱之。 1.如方解石就有雙折射現象方解石就有雙折射 2.生物材料如澱粉粒、橫紋肌也有這雙折射現象。 醫學檢測應用 醫學檢測應用：以偏光顯微鏡檢查關節液中的結晶，用 以診斷關節炎。檢查關節液中的結晶，用 以診斷關節炎 簡易偏光顯微鏡/相機DIY 簡易偏光顯微鏡/相機DIY： 1.僅用兩張偏光片，即可簡單地改裝一般顯微鏡/相機。 2.一張放在目鏡和眼睛之間，另外一張放在載玻片和光 源之間，即可使一般的顯微鏡變成偏光顯微鏡。 3.觀看時，只要旋轉其中一片偏光片的角度，使兩張偏 振方向互相垂直即可。

54 都靈屍衣原認為耶穌死時所穿的衣服，有2011年的歷 史。最近確定其上所謂的血跡為14世紀時，所用之油 漆的顏料。

55 偏光顯微鏡下澱粉中的馬爾他十字 澱粉分子可用碘液染色檢驗，但使用偏光顯微鏡， 則不必染色就可以直接觀察，並確定澱粉的種類！ 馬鈴薯澱粉粒的觀察：切一小片馬鈴薯，將之塗抹 在載玻片上，滴一滴水製成水埋玻片，便可觀察了。 在低倍下 ， 沒有染色只是一般的顆粒。 引用來源：http://a-chien.blogspot.com/2007/12/blog-post_10.html 未偏光 處理 偏光處理 過之影像

56 馬爾他十字交叉 在澱粉粒的臍 馬爾他十字可是有歷史的， 詳情可以看看wikipedia上 的介紹，居然還跟世紀帝 國3這款遊戲有關係哩。wikipedia上 的介紹 未偏光處理 偏光處理過之影像 引用來源：http://a- chien.blogspot.com/2007/12/blog- post_10.html 澱粉粒上之環紋的 中心點就是臍的位置

57 不同植物，其澱粉粒的雙折射程度 也不同，馬爾他十字的形狀也不同。

58 香蕉果肉的澱粉粒 未旋轉偏光片前，澱粉粒在香蕉果肉細胞內。 旋轉偏光片後，澱粉粒出現異樣的光彩，某些小 的澱粉粒可以看見馬爾他十字的出現。 放大一點來看，雖然這些大粒的澱粉粒沒有明顯 的馬爾他十字，但在偏光顯微鏡下還是有美麗的 光彩。

59 偏振片在食品研究的應用 --探討具旋光性分子之食品的性質 有些食品含具旋光性的光學異構物，如糖 類分子溶液。 當溶液中糖類分子濃度足夠時，透過簡單 的偏光片裝置，即可以展現類似液晶顯示 器的功能，而產生炫目的七彩色光。 運用此現象，可探討其他影響偏折色光性 質的原因。

60 現代很夯的液晶螢幕也用到偏振 的技術喔！ 電子產品 - 液晶螢幕 液晶顯示器橫切圖

61 美 學 創 作美 學 創 作美 學 創 作美 學 創 作 美 學 創 作美 學 創 作美 學 創 作美 學 創 作 利用透明物質的折射率與電磁波的頻率有關，對於偏振光來說也有這樣 的關係。美國航太總署科學家彼得 · 瓦西列夫斯基就以偏振光和冰來做 畫，並做出許多色彩艷麗的〝畫作〞。 圖片來源 http://se.risechina.org/tjhd/tjzy/xhtjg/201001/2706.html

62 如 何 做 ?如 何 做 ?如 何 做 ?如 何 做 ? 將裝有過冷水 (-5 ℃ ) 的透明容器 (Ex: 培 養皿 ) 放在兩片偏振片之間並同時置放在 光源之上，稍微輕輕敲擊培養皿或在培 養皿中灌入一些冷空氣使過冷水開始在 表面形成冰晶。轉動最上層的偏振片並 觀察冰晶的顏色。 ( 如右圖及下圖所示 )

63 過冷水( Supercooled Water ) 相關知識可參考如下網址 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E5%86%B7%E5%87%8D 當水處於低於一大氣壓或水當中缺少凝結核時 ( 幾乎無雜質的 純水 ) ，即使處於 0 ℃的溫度仍能維持其液態，則此時的水我們 稱為過冷水。過冷水現象在寒冷氣候的地區常見，也就俗稱的 凍雨、雨淞。 雨淞

64 有趣的偏振光實驗一 利用光為橫波及偏振材料能過濾特定偏振方向之電 磁波的兩特性,將之運用在視覺上或工業鑑定上會 有極多應用價值。 如光測彈性學就是工業上利用光偏振特性最好的例 子之一，利用此特性可窺見材料所受應力分佈的情 形。不過工業用的儀器多半較為專業及精密。 可藉由日常易於取得的器材，便可簡單地演示光測 彈性學原理，並簡易示範其鑑別原理。

65 偏光片用以演示光測彈性學所須器材 1.一塊硬質塑膠製的三角板、圓規、 2.一塊方解石 3.兩片面積> 5×5 cm 2 的偏光片 (仲典公司有售，價格便宜) 4.一架投影機、自然光源、人工燈源 5.一幅普通的銀幕：教室用的便可 6.一幅特製的銀幕： 將美術用的三夾板裁成所須尺寸，三 夾板反光面的粗糙度與一般圖畫紙相似即可，用電鍍銀(編 號144)的噴漆，將三夾板的反光面均勻地噴塗成銀白色即 成。或任何具金屬光澤且可漫射的表面均可代用。

66 方解石：雙折射晶體 具六方晶系結構的碳酸鈣 CaCO 3 呈透明或半透明狀 具雙折射光學特性—因物質具 有光學異向性之特性，  表示可見光或某一特定頻段的 電磁波入射此物質，會將光分 成兩道不同行進方向的折射光，

67 偏光片的廣泛應用 可以應用在LCD、偏光顯微鏡、太陽眼鏡、 偏光燈箱閃動流水、煙霧等零件、偏光儀、 防眩護目鏡、偏光立體眼鏡、光亮調節器、 塑膠應力分佈品質檢查、偏光鏡、相機攝影 器材偏光濾光鏡、 機算機、手表、消費電子、手機、遊樂器、 儀表板、筆記型電腦、監視器、數位相機、 投影系統、液晶電視、導航系統、PDA 等……。

68 偏光片在生活中廣泛的應用 可以應用在LCD、偏光顯微鏡、太陽眼鏡、偏光燈箱閃動流水、煙霧等 零件、偏光儀、防眩護目鏡、偏光立體眼鏡、光亮調節器、塑膠應力分 佈品質檢查、偏光鏡、相機攝影器材偏光濾光鏡、機算機、手表、消費 電子、手機、遊樂器、儀表板、筆記型電腦、監視器、數位相機、投影 系統、液晶電視、導航系統、PDA等……。 偏光太陽眼鏡：很多科技公司相徑開發的生活產品，偏光太陽眼鏡可以 阻擋「強光」對眼睛的傷害，而一般太陽眼鏡雖然可以降低入眼的可見 光，但卻不能阻隔太陽反射後強烈的「眩光」。 光線遇到地表近銀白色物質，如水、雪、路面、沙和金屬表面時會產生 反射，反射後的光束聚集在一起，易形成了「眩光」。 3D立體影像眼鏡：早期的3D電影就是利用紅綠眼鏡(anaglyph glasses)， 但此技術僅能在灰階或是單調色彩背景下呈現有限的立體效果。3D立體 眼鏡目前主流技術偏光3D立體眼鏡，是在左右眼採用不同偏極角度的偏 光鏡片，而影片本身也利用兩台投影設備，或是在LCD面板上外貼微位 相差膜(micro-retarder)或是另一片LCD面板開關(如美商iz3d在監視器應 用上的技術，來分別對不同列畫素投射出不同偏極方向的光，使得左右 眼分別僅能看到垂直或水平的偏極光)。 (來奇偏光科技有限公司 http://www.bm.idv.tw/63actif/tw/advantage.htm )

69 偏光片在科技上廣泛的應用 液晶顯示器LCD內的偏光片：在LCD裡是不可或缺的材料 之一。液晶顯示器均須使用上下兩片偏光板。當沒有偏光 板時，光線可自由進出液晶槽，不受外加電場的影響，但 在上下層各外加偏光板後，光線的透過就可用外加電場加 以控制，使得視覺上可以感受到明暗的變化。偏光板將非 偏極光轉為偏極光，而液晶顯示器就是利用此偏極光加上 液晶扭轉特性來達到控制光線的通過與否，形成明暗。 偏光顯微鏡：在光源與標本間及物鏡與目鏡間各裝有1片 偏光板的顯微鏡，當偏振光通過標本材料時，分為折射率 不同的光，這些光線在受到另一枚偏光板干涉時，會出現 各種不同顏色的干涉色；偏光顯微鏡主要是用來鑑別岩石 中所含的各種不同礦物，所以也稱為礦物顯微鏡。 ( AstroMate科學儀器網 http://astro.com.tw/new_page_25.htm )

70 有顯著美容效果的左型維他命C 具左旋光性？ 還是右旋光性？ 具有立體異構物的物質，常以左型(L-form)或右型(D-form)命名，但這命名與物 質真實的旋光性完全沒有關係，可是卻常造成許多困擾。例如具旋光特性的維 他命C，也有左、右型之分。但維他命C（L-form ascorbic acid）其實是具右旋 光性。藉此機會了解旋光物質的結構命名與真實旋光特性的關係。 左型維他命C因有顯著的美容效果，迅速成為愛美人士的新寵。然而，人體能 夠吸收的左型維他命C，卻是具右旋光性。 維他命C 就是抗壞血酸(ascorbic acid)，商業廣告常: 誤將 L-form ascorbic acid 稱為 左旋型維他命C， 而將 D-form ascorbic acid 稱為 右旋型維他命C。 L-form, D-form 正確中文翻譯應是左型、右型。 然而，L-form ascorbic acid 具右旋光性，而非左旋光性， L 是 Laevo 的第1個字母，代表左型，並不表示左旋；而 D 是 Dextro 的第1個字母，代表右型，並非右旋。 因人體內的胺基酸分子結構70％以上是左型的，因此人體歡迎左型維他命C， 接受左型維他命C是十分自然的。 故人體可吸收利用的是L-form ascorbic acid左型維他命C具右旋光性；無法吸 收利用的是D-form ascorbic acid，具左旋光性。