气体温度随高度的变化规律

偏振光现象辨析偏振光现象辨析 王飞 北京相对论研究联谊会 关键词光，偏振，偏振片，横波，光栅，干涉。 摘 要光是一种非常重要的物理现象，与人类的生活息息相关，光的本质是什 么，如何理解光，光是横波吗本文通过实验，发现了一些新的光学现象，对传 统偏振光理论提出了质疑，同时，对实验也给出了新的解释。 自 1808 年，马吕斯在试验中发现了光的偏振现象以来，偏振光实验被 重复了无数次，类似的实验每天都在进行着，其理论成为光学的基础，并被广泛 接受与传播。偏振光理论已经得到了广泛的运用，因此根深蒂固，作为一个 必然的推论，光是一种横波也是家喻户晓。 如果转动两片偏振片中的一个， 我们在视场中可看到光强的明显变化，这是 实验中很容易看到的现象，但是， 由于起偏的第一偏振片对光的阻隔率远低于截 止光的第二偏振片，在偏振阻隔理论上并不完美，带着这些疑问，笔者进行了一 些实验，并对实验的原因进行一些分析。 偏振片有很多品种，笔者实验采用四种不同形式的偏振片， （A）立体电视 快门眼镜（康佳 3D 快门眼镜）,（B）一次性立体电影偏振眼镜， （C）一次性（另 一款）立体电影偏振眼镜， （D）照相机偏光滤镜（marumi 58mm P.L） 。 ABCD （一）（一）A AAA 两片 A 偏振片前后平行放置有如下现象 当两偏振片透光轴相互垂直， 使得光波被阻隔后，在两偏振片之间插入 （适当角度）偏振片，能够使得光波阻隔现象被消除（图 1） 。 1 图 1 （二）（二）BBBB 两片 B 偏振片前后平行放置有如下现象 当两偏振片透光轴相互垂直，使得光波被阻隔后，在两偏振片之间插入 （适当角度）偏振片，能够使得光波阻隔现象被消除（图2） 。实验发现这一 现象比较普遍，同类问题不再赘述。 图 2 三三 CC CC 两片 C 偏振片前后平行放置有如下现象 （（1 1）当两偏振片都为正面或背面时）当两偏振片都为正面或背面时 两偏振片透光轴相对角度变化，相对应的透光率变化很小，所有角度 下都保持在透明状态（图 38） 。 图 3图 4图 5 2 图 6图 7图 8 （（2 2）当两偏振片一个为正面另一个为背面，且正面与正面相对放置时）当两偏振片一个为正面另一个为背面，且正面与正面相对放置时 两偏振片透光轴相对角度变化，相对应的透光率变化很小，所有角度 下都保持在不透光的状态（图 911） 。 图 9图 10图 11 （（3 3）但当两偏振片一个为正面另一个为背面，且反面与反面相对时）但当两偏振片一个为正面另一个为背面，且反面与反面相对时 两偏振片透光轴相对角度变化， 相对应的透光率变化符合常规 （图 12、 13） 。 图 12图 13 （（4 4）当偏振片为正面时）当偏振片为正面时 它可以像普通偏振片一样阻隔偏振光， （图 12、13） ，但却不能对自然光起 偏， 因此， 其后的偏振片无论透光轴如何转动， 都无法产生阻隔现象 （图 1416） 。 3 图 14图 15图 16 更为奇妙的是，一旦偏振光通过该偏振片，就立即变为“自然光” ，不再具有偏 振特性，因此它具有反起偏的能力（图 1719） 。 图 17图 18图 19 但是，这个“自然光”并不很自然，尽管普通偏振片不能检测出它的偏振性，但 当偏振片 C 的正面与之正面相对时，本来可以通过任何自然光以及偏振光（图 2022）的偏振片 C，却能对该“自然光”进行全角度有效的阻隔（图 911） 。 （（5 5）当偏振片为背面时）当偏振片为背面时 它无法阻隔偏振光以及自然光， 任何偏振光以及自然光都可以通过该偏振片 （图 2022） ， 图 20图 21图 22 唯独对“自然光”具有任意角度的全面阻隔能力（图911） ，同时，虽然不能阻 隔任意角度偏振光，却不影响它的起偏功能（图 1213） ，即便是偏振光，一旦 4 通过该片，其偏振方向就立即被改变为与该偏振片有关的固定角度偏振光。 总结总结 实验现象与传统理论的主要矛盾是 （1） 当两偏振片透光轴相互垂直，使得光波被阻隔后，在两偏振片之间插入 （适当角度）偏振片，实验上发现都能够使得光波阻隔现象被消除。这一现象 与传统偏振光理论严重冲突，偏振光理论认为，偏振片对与自身透光轴垂直振 动的光具有阻隔作用， 两透光轴相互垂直的偏振片组， 可以很好的隔绝自然光， 如果在其中增加偏振片，只能使得阻隔现象加剧，而不会相反。 （2） 存在两偏振片相对转动无明显光强变化的现象，其中有全部角度区间都 为透明现象，以及全部角度区间都为不透明现象。 （3） 存在不能起偏的偏振片。 （4） 存在反起偏的偏振片，即把偏振光变为“自然光”的偏振片。该“自然 光”不具有传统的偏振性，不能被普通偏振片检偏，但却能被同类偏振片（翻 转一面后）在任意角度有效阻隔，而该偏振片在此情况下对自然光以及偏振光 都没有明显的阻隔能力。 （5） 存在无法正常的阻隔偏振光的偏振片，任何偏振光以及自然光都可以通 过该偏振片，但是，光波一旦却通过它，就成为偏振光。传统理论认为偏振片 通过阻隔自然光部分方向的振动光，达到起偏的作用，但是，这里在不阻隔自 然光的情况下，仍然可以实现起偏的作用。 （6） 存在这样的偏振片，可以阻隔偏振光，但是，一旦偏振光通过该偏振片， 偏振方向就与该偏振光无关，而仅仅与这个偏振片有关了。 这些实验结果与传统偏振光理论严重矛盾。对偏振光理论的怀疑，将直接 影响到光是否为一种横波以及光本质问题。我们只能修正理论以适应实验， 而不能修正实验来迎合理论。总之，偏振光理论需要一个巨大的变革，甚至被 彻底放弃。 分析分析 笔者通过观察，发现当两偏振片透光轴垂直时，从正面观察光线很暗，但 偏向侧面观察， 随着角度偏离， 光线逐渐变亮， 这与干涉条纹的变化十分相似， 不同的是一般干涉具有很多条纹，这里的条纹显得太少。怀疑是一种未知的干 涉现象，因此，当两透光轴相互垂直的偏振片之间插入第三偏振片时，原有的 干涉条件被破坏，因此就不在显示原有的黑色干涉条纹了。 5 进一步实验进一步实验 实验一 实验采用立体 LED 液晶电视作为偏振光源，用偏振片 D 作为检偏器，在 电视与偏振片 D 之间增加一个 500近视眼镜（树脂镜片） 。眼镜镜片介入电 视与偏振片之间，就使得常见的明暗变化发生了改变（图 2324） ，其中，图 24 的偏振片 D 转动了 90。 图 23图 24 一般认为，树脂在自然状态下不会产生双折射，但是当其受力作用而产 生应力时，就会像晶体一样产生双折射现象，两折射光偏振方向垂直，因此 总有一束光可以透过偏振片，使得本来可以被阻挡的光，不再被阻挡（图 24） ，而黑色部分就是不受力的树脂，因此仍然保持了原来单一偏振光，而 被偏振片阻隔。但是，在图24 状态下，如果转动眼镜，会发现黑色带随转 动而移动，看来整个眼镜片都在受力，整个眼镜镜片都存在双折射现象， 只是可能方向不统一而已，但无论如何，用偏振片时无法同时完全阻挡相 互垂直的两路偏振光的，因此黑色带的存在无法按照传统理论解释，用特 殊干涉解释比较合理。另外，如果在图23 状态下，转动眼镜，会发现始终 处于透明状态，同样的双折射为