兒童科技手工小製作 偏振萬花筒的做法詳細步驟

彈球、踢毽子、跳房子、推鐵環，當然還有奇妙的萬花筒，勾畫出了多少孩子樸素而快樂的童年。在孩子們的眼中，萬花筒裡的“花”，就如同梁祝化身的彩蝶，武則天眼中的牡丹，翩翩而來的百花仙子，一種“花”離去，從此幾十年難再重現。通常的萬花筒是利用鏡面反射的原理，將幾片鏡片加以組合，再加上好看的彩紙、彩珠或彩色的液體制作而成。在此我們帶領大家制作一種全新的萬花筒，它利用的是光的另外兩個重要的性質。現在就來看看這令萬花筒是怎麼做的吧。

請準備以下實驗材料

一段圓形塑料管，一塊黑色硬卡紙，一張透明膠片，兩片偏振片和少許膠條。

請按下面的步驟進行實驗

1.從透明膠片上剪一個圓形的膠片，直徑大概在5-6cm。

2.在剪好的膠片上隨意地纏上透明膠條，纏繞得越零亂越好，並儘量將膠片上的每一處都纏上膠條。

3.剪一大一小兩個圓形偏振片，大偏振片與圓形膠片相當，小偏振片與圓形管相當。

4.從黑色硬卡紙上剪一個大小與圓形管相當的圓形片，並在中間剪一個小孔。

5.將小偏振片固定在圓形管上，並將帶孔的圓形硬卡紙固定在此偏振片上，然後將圓形管進行適當的包裝，偏振型萬花筒就製作完成了。

6.觀看時，依次按圓形偏振片、圓形膠片、圓形管的順序設定，並從小孔中觀看，就可以看到五顏六色的圖案。適當地轉動偏振片或膠片，可以看到神奇的色彩變化。

兩片偏振片加上少許凌亂的膠條就可以產生如此五彩繽紛的世界，親自動手做一個，比一比，看看誰的萬花筒更漂亮。

與傳統萬花筒的光的反射原理不同，這個萬花筒利用的是光的另外兩個重要性質——偏振和旋光。

光可以看作是一種波動現象，並且光波的振動方向與它的傳播方向相互垂直，這是橫波的典型特徵，這個特徵使得通過波的傳播方向並且包含振動向量的那個平面與其他不包含振動向量的任何平面有區別，這種現象通常被稱為波的振動方向對傳播方向沒有對稱性，這種不對稱性叫做偏振。通常的自然光包含朝各個方向的偏振光，從而不易顯現光的偏振特性。但是當光通過某些特殊材料時，只有偏振方向沿某一特定方向的光才能夠通過，其餘的光則全部被吸收。上面實驗中使用的偏振片就是用這種特殊材料製作而成的，它使得通過它的光的偏振方向都在同一方向上。

偏振原理圖

光還有另外一個叫做旋光的特性，它是當偏振光通過某些特殊材料時，光的偏振方向將發生一定程度的旋轉，旋轉的幅度隨材料、光的頻率等因素而不同。絕大部分有機材料都是旋光材料。

在上面的實驗中，自然光經過第一個偏振片後，就變成了振動方向沿某一特定方向的偏振光，再通過纏了膠條的膠片後，因為膠條纏得比較零亂，並且不同的區域膠條的厚度有所不同，偏振光中不同頻率的光波其偏振方向轉過的角度就有所不同，再經過另一個偏振片後，某些顏色的光就被濾掉了，所以就會在小孔中呈現出五顏六色的圖案。

偏振和旋光在日常生活中有著很廣泛的應用。人們經常戴的偏光眼鏡就是應用偏振原理製作而成的，它的鏡片實際上相當於兩片偏振片，自然光經過這兩片偏振片後，大部分光都被濾掉了，使得光的強度大幅減弱，起到保護眼睛的作用。

我們平常所看的立體電影也是應用偏振的原理製成的。在觀看立體電影時，我們都要戴著一副特殊的眼鏡，這副眼鏡的鏡片是由偏振方向互相垂直的兩個偏振片構成的。在同一套膠片上的兩套影象以不同偏振方向的光通過鏡片，就使得兩隻眼晴所接收到的影象產生差異，進而產生立體感。

特別提示：

1.本實驗將用到剪刀等工具，注意不要傷手。

2.纏在膠片上的透明膠條越凌亂，得到的圖案就越豐富。

問答題：

1.傳統的萬花筒是應用什麼原理製作的？

2.本實驗中的萬花筒是應用什麼原理製作的？

3.偏振是橫波所特有的還是縱波所特有的？

4.不同頻率的光經過同種旋光材料時偏振方向旋轉的幅度相同嗎？

責編：劉劍鋒

---

（原載：《知識就是力量》，2006年第4期）

▼本教程使用的材料可以點選下面連線到【日當午農場】店鋪購買。