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科普摄影展

“科学与美”

“科技摄影与物理影像”、“科学摄影”课程师生作品 - 科普摄影展

偏振镜下的有机玻璃板·王墨涵
2025-07-18 10:51  

这张照片呈现了一幅如梦似幻的视觉奇观:两块透明的有机塑料三角尺被置于电脑屏幕前,通过圆偏振滤镜(CPL) 拍摄后,原本无色的塑料板竟显现出绚丽夺目的彩虹色纹路。色彩在几何边缘处流动、交织,形成对称而复杂的图案,仿佛一幅由光与材料共同绘制的抽象艺术画作。这些色彩并非来自染料或颜料,而是源于材料内部结构与偏振光之间的精妙互动。

这幅图像背后,隐藏着一个深刻的光学现象——双折射与偏振光干涉

有机玻璃(如聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)是一种各向异性材料,即其物理性质在不同方向上有所不同。当材料受到外力(如弯曲、挤压)或在制造过程中经历不均匀冷却时,内部会产生微小的应力分布。这种应力改变了材料中不同方向上的折射率,使其表现出双折射(Birefringence)特性。

当线性偏振光(例如来自液晶屏幕的光线)穿过这种受应力的透明塑料时,光会被分解为两个沿不同方向传播的偏振分量,它们以不同的速度前进,产生相位差。当这两束光再次合并时,会发生干涉,导致某些波长的光被增强,另一些则被抵消,从而呈现出特定的颜色。

由于不同区域的应力大小和方向各异,产生的相位差也不同,因此在视觉上表现为颜色的渐变与分布。颜色的种类和强度取决于应力的大小、光程差以及偏振片的取向。这就是为什么照片中会出现如此丰富且对称的彩色图案——每一个颜色都对应着材料内部某一点的应力状态。

拍摄时使用的圆偏振滤镜(CPL) 起到了关键作用。它不仅过滤了非偏振光,还通过旋转调整偏振方向,使得只有特定偏振态的光能够通过,从而增强了双折射效应的可见性。当相机镜头前加装CPL,并配合屏幕发出的偏振光,就能将原本不可见的应力场“可视化”。

这张照片不仅是对日常物品的一次奇妙再发现,更是对自然规律之美的深刻诠释。一块普通的塑料尺,在偏振光的“透视”下,揭示了其内部隐藏的应力网络,如同宇宙星云般绚烂多彩。它告诉我们:真实的世界远比我们所见更复杂、更富有层次。而科学,正是那把钥匙,让我们得以窥见物质深处的秩序与韵律。在这片彩虹之中,我们看到的不只是颜色,更是光与物质共舞的诗篇。

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