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2022-08-01讓拍攝的影像更清晰 濾掉反射光的相機偏光鏡片 632 期

Author 作者 洪連輝/彰化師範大學物理學系特聘教授,專長為磁性材料、超導實驗、大眾科學教育。

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•光是一種電場振動方向與傳播方向相互垂直的電磁波,一束光的電場振動方向有許多種可能;若一道光束的電場振動只有一個方向,便稱為線偏振化。
•使用特殊材質的「偏振片」,就能夠只讓具有某種電場振動方向的光通過,而吸收掉其他振動方向的光,令光線從非偏振光變成偏振光。
•玻璃、水面、馬路、雪地,甚至汽車擋風玻璃上的反射光都是部分偏振光,可以用偏光鏡片大幅降低反射光的影像。而偏光鏡片也能應用在拍攝電影、偏光顯微鏡、太空望遠鏡上,幫助人類探索更多科學。

使用手機拍照非常方便,幾乎人人都喜歡。但為何有些照片看起來跟利用單眼相機拍攝的照片不同,似乎不是很清晰?而專家說使用單眼相機拍攝時,若能在鏡頭前多裝設一個「偏光鏡片」,拍出來的照片會更清楚,這是為什麼?太陽眼鏡具有隔絕紫外線或降低可見光強度的功能,當你購買太陽眼鏡時,也可能發現有的太陽眼鏡會特別註明「偏光」,但偏光太陽眼鏡與一般太陽眼鏡有何差異?將太陽眼鏡增加偏光性會有什麼特別功效呢?

光的「偏振化」現象

在解釋偏光鏡片是什麼之前,讓我們先來看看什麼是光的偏振化現象(polarization)。光是一種橫波、電磁波,它的電場振動方向與傳播方向相互垂直,又可被稱為非偏振光(圖一)。一束非偏振光的電場振動方向有許多種可能,假若讓一道光束的電場振動只有一個方向,稱為線偏振化(linearly polarized,簡稱為偏振化),這道光束則稱為「偏振光」。

那麼光線要如何從非偏振光變成偏振光呢?有幾種方法可產生偏振光,而最常見的就是使用「偏振片」。偏振片的材料是一種特殊物質,能夠只讓具有某種電場振動方向的光通過,而吸收掉其他振動方向的光。在圖一中,當一束非偏振光穿透第一片具有「鉛直」偏振方向的偏振片後就會變為線偏振光,而當兩片偏振片一起放置在光線通過的路徑上時,只要稍微調整兩片偏振片的偏振方向、相對角度,便能使通過兩片偏光片的光強度產生明顯變化。當兩片偏振片的偏振方向相互垂直時,通過的光線最少,呈現最暗的狀態。……【更多內容請閱讀科學月刊第632期】