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有色的霜

  • 日期:2009-05-07 18:20
  • 来源: 互联网
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在寒冷的冬天,窗户上常有霜。霜是水的结晶体组成的。如果在窗台上有一个霜溶化后形成的小水坑。当你注视水坑时,会发现水坑上收方玻璃窗霜图案的映像居然有颜色。冰晶体仍是无色的,请问,它在水中的像怎会有色吗?
       为了看见玻璃窗上霜的颜色,你可在被霜覆盖的玻璃两边各放一块偏振片。为什么这样就能看见颜色呢?这是因为冰是一种双折射材料。水家知道,双折射材料中有一个快轴和一个慢轴。如果光平行于慢轴偏振,则折射率较高;如果光平行于快轴偏振,则折射率较低。当射出的光线碰到一块偏振片时,它能否穿过偏振光,这是由光的偏振轴和滤光片的偏振轴的相对取向决定的。
      双折射材料对光偏振的影响取决于三个因素:沿快轴的折射率、材料的厚度和光的波长。如果让白光通过双折射材料及其两侧安放的滤光片,虽然白光是直接射入第一块偏振片的,但由于又透过第二块偏振滤光片,因而能看见的只是某些波长的光。如果转动二块偏振片或双折射材料,则从第二块滤光片发出的颜色会变化。
      因此,在被霜覆盖的玻璃两侧各放一块偏振片时,所有具有合适厚度的取向的晶体都会引起颜色的变化。不过,光轴和视线平行的晶体不会产生颜色,因为这一晶体不会发生双折射现象。通过水坑而不是通过偏振片,为什么也可看见霜的颜色呢?这是因为,从天空来的散射光可能发生强烈偏振。如这样的光照射窗子,就不需要用第一块偏振滤光片。
      若光通过霜,然后从水坑中反射,就能起到第二块偏振滤光片的作用,因为反射能引起偏振。这样,当你注视窗台上霜溶化成的水坑时,就能看见水坑上方玻璃窗上的霜抹上了色彩。

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