科學玩具－光學－偏光穿透魔術筒（圓筒造型）

原文發表於Yahoo奇摩部落格2010年12月15日。

偏光片除了兩張重疊起來旋轉、或是單張偏光片放在液晶螢幕前旋轉、貼一些膠帶、拿來阻擋耀眼的反射光……還能做什麼？以上所列舉的都是發展已久的科學遊戲，所介紹的不外乎是很神奇的視覺效果，但科學遊戲不能只是遊戲，它只是一把鑰匙，真正要看的還是門裡面的東西。

因為偏光片（又稱為偏振片）在製作的時候，裡面的分子結構已經做過定向且同調的安排，在分子排列上有特定的軸向設計。這樣的安排使得原本具有不同方向的電磁場的電磁波，經過偏光片之後，就只有符合偏振軸方向的電磁波得以通過，我們把這些光叫做偏振光。

如果單純一點，以垂直和水平的兩種電場方向來說明，即為一道原先擁有垂直和水平電場的光，在遇到偏光片的篩選之後（假設偏振軸是水平的），就只有電場為水平的光能通過，而擁有垂直電場的光則無法穿透。由於有部分的光被阻擋住，所以光的亮度會降低（在這裡不說50％是有原因的）。

我可以大聲說的是：圓筒造型是我研發的！

偏光穿透魔術筒－圓筒造型第一代，幾年前就發表過

使用材料很簡單，只要平整的圓形寶特瓶身（切除底部）和一個穿透物即可

整組造價約20元，主要是貴在偏光片

在研習時常常會有科學教師以簡單的柵欄與繩波來做簡單的譬喻，以柵欄模擬偏光片，另以繩波模擬入射光。如果電磁波要通過篩選，順利穿過柵欄間隙，就非得要和柵欄間隙相同方向才能通過。也就是如果沒有持有正確入場券的光（偏振方向不對），只好被保鏢隔絕在另一邊。

幾年前即研發出的第一代，當初為了尋找單手可以掌握的、合適的圓筒

逛遍大賣場的食品部和飲料部，而且瓶身上面最好不要有紋路，方便觀察

兩片偏光片之間形成的圓形黑色暗區其實是光線無法穿透的傑作，也就是光過得了第一關，但卻過不了第二關。怎麼說呢？其實上下兩片偏光片的偏振方向是互相垂直的，所以當光線進入到觀察者的眼睛之前，會先被其中一片（假設偏振軸是垂直的）過濾掉約50％的光，而成為垂直偏振光，剩下的這些光當然無法穿透另一片擁有水平偏振軸的偏光片。既然沒有光可以穿透而到達人的眼睛，就會形成黑色的暗區。

這是偏光穿透魔術筒－圓筒造型第二代

使用材料簡化為海報管和彈珠，花費金額更不到10元

柵欄與繩波這個簡單的譬喻大部分是可以被接受的。但是不要忘了一件重要的事，偏光片材料分子也會吸收相同電場方向的電磁波。偏光片上的分子排列不但可以形成間隙，但同時也可以吸收特定頻率和方向的光，也就是前面所說的，穿透的光基本上不到50％，總是有部分消耗在偏光片材料分子，甚至是電子的振動上。所以有沒有可能偏振軸和偏振光同向時還無法穿透？當然是有的！

只有幾個論壇的教師夥伴看過第二代，使用海報管的目的在節省偏振片用量

一支19元的海報管可裁切成十人份材料，彈珠則是10顆僅1元

在以前舉辦教師與兒童科學營的時候，這個偏光穿透魔術筒是我必定做的活動之一，所以自然要考慮到它的製作方便性與推廣普及性。造型各異，有三角造型、四角造型，當然也不能忽略了圓形。當初也曾製作這些中、大型的演示型魔術筒給謝老師，跟著他南征北討各大小場次的教師研習營、遠哲科學營及兒童科學營，或許有其他人就此把這一招學了回去也說不定。但如果把學到的東西說成是自己研發的，我想沒有任何一位投注心力的研發者可以認同並接受這句話。

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