科學玩具－光學－偏振陀螺

原文發表於Yahoo奇摩部落格2012年12月13日。

光所呈現的現象是從人未睜開眼睛就開始進行的一連串美妙的過程。有句俗話說得好：「眼見為憑」，人可藉由感官來了解、接觸這個世界。但是，有沒有可能連自詡為萬物之靈的我們，也會受到矇蔽呢？尤其是透過靈魂之窗，看到這個玩具將靜態影像呈現出動態的奇幻效果，讓人嘖嘖稱奇之餘，也能了解到眼見不一定為真，而明白在千變萬化的事物背後隱含有簡單的科學原理。

這是之前我邊看電影邊所黏貼設計出來的偏振陀螺，顧名思義，它不只會轉動，也跟光的特性脫離不了關係，可說是集合光學與運動學的作品。原本的幻覺陀螺上貼有一張黑白橫紋間隔的視幻覺圖，但這次不採用它，而是把主角換成之前就提到過好幾次的偏振片。沒錯，隨著偏振片的角度改變，可以使光有被過濾的效果，產生一明一暗的變化。

從光碟塗料上反射出來的光經過了偏振片，也形成了各種色彩

要呈現何種變化，也是可以值得花時間進行構思的地方

而在偏振片下方也有其他設計，使用了具有旋光性質的材料，使得原本透明的交疊處，在偏振片的加持下出現了彩色的區塊。它是什麼？就只是一般的透明膠帶而已！膠帶層數的不同，將使得色光偏轉的角度不一，最終只有符合偏振軸方向的能穿透而過。

原本以光作畫時，都是貼在塑膠板上，然後再用偏振片觀察，我們所看到的是靜止的作品。但是如果將其與陀螺結合在一起呢？原本靜止的畫作，透過穩定的旋轉，整個便鮮活了起來。

這代偏振陀螺上的偏振片採用井字形的對稱設計

不過當最後需要貼上某一塊偏振片時，務必思考清楚它與其他偏振片的明暗區隔

而光從哪裡來呢？其實不用擔心光碟不能反射光，只要將透明塑膠片那一面朝上設置即可。光經過了光碟反射面反射後，就已經出現了繞射與干涉的現象，可以從上方照片中光碟上的彩虹即可觀察到。若是再經過偏振片的篩選，將會使得變化更多也更令人著迷。

使用光碟式的陀螺有個好處，就是可以做為圖案設計的範圍大，也就是畫布夠大時，變化也多。除此之外，這種陀螺不但重心低，光碟面質點分布均勻，離轉軸又遠，轉動慣量隨之變大，因此一旦旋轉起來，既平穩又持久（相較於其他形式的陀螺而言），因此才採用這種設計。

透過操弄它，操作者會看到每一個膠帶重疊的地方有著不同的彩色區塊，加上偏振片在轉動時出現明暗變化，反覆出現的現象經由圓周運動而呈現，顛覆我們對感官與材料的認知。