2013年3月3日

科學玩具-光學-強拍液晶溫度計


從不同的地方會帶回來不同的紀念品,這些紀念品中有一個是屬於可以變色的液晶型溫度計,之前曾經介紹過這種類型的小玩意兒(參考文章:科學玩具-熱學-變色戒指),水族用品店裡所販賣的魚缸溫度計也是屬於相同的應用,只要溫度有變化,液晶分子的排列就會改變,使得光穿透的程度產生變化,使得液晶下的圖文可以被看到。

既然有些液晶可以因為溫度變化而產生不一樣的排列,那其他的方式是不是也可以達到同樣的效果呢?讓我們回歸到使粒子排列產生變化的原因-能量,只要有能量的進出,物質就可以產生與原本相異的狀態變化,至於相變化與粒子的運動情形也會出現不一樣的模式,可以是振動、轉動或是振動加上轉動,至於多餘且未被吸收的能量就會以其他的形式再度被釋出。

能量的形式有很多,這裡可以將像是熱、光或電的能量形式列入討論。液晶溫度計並不是像電子計算機一樣使用電壓讓向列性液晶分子產生不一樣的排列,再由偏光片來過濾穿透光,所以我們可以在螢幕上看到黃白色與黑色的部分,其中黑色的部分是沒有加諸電壓的地方,所以沒有光可以穿透過偏振片,所以我們看到的圖文就是由沒有加諸能量的許多分子排列而來的。
光遇到物質有三種反應模式:被吸收、反射及穿透
和許多物質一樣,液晶溫度計裡也發生了這三種現象

然而液晶溫度計雖然接收的能量形式不同,但是變化也大概類似這樣子,能量輸入以後使得液晶分子排列整齊,可見光穿透過液晶分子後再被底下的圖案吸收部分光線再反射而出,反射光進入眼睛後引起視覺,既然過程中有部分光線被吸收,而且不是每一部分的液晶分子都同步改變排列方式,使得我們在看溫度的時候總會有暗暗的感覺。

所以除了因為能量進出所引起的排列方式不同,有沒有其他辦法可以看到隱藏在液晶底下的圖文呢?我想到了一個暴力解決的方法,既然光線無可避免地被吸收或反射了,也降低了能穿透到底部圖文的光線量,那是不是可以增加外界的光的強度呢?就好像七龍珠裡的賽魯既然擺明了要吸收孫悟空的超級賽亞人能量,那不如乾脆就給予更大更強的能量來灌爆賽魯。
使用閃光燈對著液晶溫度計直接拍攝,將底下的數字照得一清二楚
原因無他,就是讓反射光變強而已

如果未被液晶分子吸收或阻擋的反射光線量變多,那麼接收端(人眼或CCD)自然可以感知更多細節,使用相機閃光燈對著液晶溫度計照雖然也是給予能量,但是遵循的機制與持續加熱或施加電壓可是完全不同的。瞬間的大量光線並不能改變大部分液晶分子的排列,而且效果無法持續,所以只有相機能抓住霎那間的變化。

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