【居家科學】 扭轉光線就能創造色彩？膠帶化身魔法顏料！一起動手做「偏光萬花筒」

大家好，我是科學教育訓練師桑子研。對我來說，每天的生活都是一場實驗。

在我們身邊，到處都是從太陽或日光燈射過來的「光」。但是，你是否知道在這些透明的光線中，其實隱藏著肉眼看不見的「秘密色彩」呢？

在平時不經意掠過的光影世界裡，沉睡著超越我們想像、繽紛燦爛的彩虹。這一次，我要來揭開光的真面目，並介紹一個能讓你在手心重現魔法般美景的科學實驗。

前幾天，我在國立科學博物館看到了關於「偏光板」的展示。只要透過一片偏光板，去觀察牆上映射出的純白液晶畫面，無數的色彩瞬間就在眼前浮現。首先，請先透過影片感受這不可思議的光景。

這個宛如魔法般的現象，背後的真相其實是光的「偏光」特性，以及膠帶等材料所擁有的「雙折射」性質。這次我們就利用這個原理，一起動手做一個世界上獨一無二、美到不行的「偏光板萬年花筒」吧！

請先看看完成後的成果影片：

那麼，就讓我來為大家說明這份在家就能做的「科學食譜」吧！

科學食譜：解剖光的工具們

準備材料

偏光板、圓筒、鏡面貼紙（Mirror sheet）、線鋸（或美工刀）、緩衝包裝材、剪刀、透明膠帶、奇異筆、紙杯、美工刀

偏光板125 厚度約0.2mm【適合夏休手作】 價格：484日圓（含稅，運費另計) (截至2022/8/14) 前往樂天購買

製作方法：組裝光的萬花筒

① 將圓筒切成容易操作的長度（建議約15公分）。接著，依照圓筒的寬度裁切3片鏡面貼紙，作為萬花筒的內壁。鏡面貼紙用剪刀就能輕鬆裁切。

② 撕掉鏡面貼紙表面的保護膜，將3片用膠帶黏合，組成一個正三角形的鏡柱。

③ 將做好的鏡柱塞進圓筒中。

為了不讓鏡柱晃動，可以用緩衝材填補縫隙將其固定。

④ 配合圓筒的大小，用奇異筆在偏光板上描出輪廓並剪下。撕掉偏光板的保護膜後，用膠帶貼在圓筒的一端。這裡就是我們的觀景窗。

⑤ 接著，用美工刀將紙杯底部切除。跟步驟④一樣，貼上一片剪好的偏光板。然後，在這片偏光板上隨意地、層層疊疊地貼上透明膠帶。

小撇步是：膠帶先不要貼太多，可以等之後邊看邊調整。

⑥ 將圓筒和紙杯組合起來，偏光板萬花筒就大功告成啦！趕快對著光瞧瞧看吧。

實驗結果：由光織就的色彩世界

究竟會看到什麼樣的景色呢？請透過影片來感受這份震撼吧。

首先，對著日光燈，慢慢旋轉捲筒的部分並觀察內部。

圖案會不停地變幻。

明明裡面沒有放串珠之類的東西，卻能產生這麼複雜的色彩與形狀，真的很不可思議。如果想要看更漂亮的圖案，可以嘗試從產生顏色的底部（捲筒處）用LED燈或手機手電筒照進去。

為什麼透明的膠帶會產生顏色呢？其實，像膠帶這種塑膠薄膜，具有一種會改變光波行進方式的特性，叫做「雙折射」。當這種現象發生在兩片偏光板之間時，特定顏色的光就會被增強並傳送到我們的眼睛。

根據膠帶黏貼的方式和重疊層數，色彩模式有無窮無盡的變化。請試著邊看邊增加膠帶，或是改變角度，尋找你最喜歡的那抹色彩。

順帶一提，這是科學技術館裡的偏光板展示。這是一個可以用大型裝置體驗偏光原理的有趣展示，非常有參考價值喔！

大家聽過偏光板嗎？

這個萬花筒的秘密，就在於那片神奇的黑色薄膜「偏光板」。在高中物理課中，它是用來驗證「光是橫波」的經典實驗器材。

光，其實是以「波」的形式在前進。打個比方，它就像是一道朝著上下、左右、斜向等各種方向振動並向前衝的「嘈雜波動」。而偏光板就像是一道肉眼看不見的「百葉窗」，讓這些亂跑的光能夠「排好隊」。

當光穿過「直向的百葉窗」時，只有垂直振動的光能通過。如果緊接著在後面放一個「橫向的百葉窗」，會發生什麼事呢？垂直的光過不了橫向的窗縫，結果光線就被完全擋住，變得漆黑一片。

偏光板是有方向性的，當你疊放兩片偏光板並旋轉其中一片時，可以讓光通過（窗縫方向一致），也可以讓光消失（窗縫方向垂直），是非常有趣的板子。

這種特性也運用在我們的生活中。光在水面反射時，振動方向往往會變得一致，產生刺眼的反射光。如果在相機鏡頭裝上偏光鏡（PL濾鏡），就能過濾掉這些反射光，讓你清楚看到水底下的世界。

為什麼膠帶會變出「虹色」？

「我知道偏光板可以開關光線了，但為什麼會變出顏色呢？」

這時候就要請出第二個秘密武器：「透明膠帶」。其實透明膠帶隱藏著一個驚人的特技，就是「扭轉光的振動方向」。更有趣的是，不同「顏色」的光，被扭轉的角度會有些微的差異。

在這個萬花筒中，光先穿過第一片偏光板「排好隊」，接著通過膠帶時，紅色光被扭轉到 A 角度，藍色光被扭轉到 B 角度……顏色就這樣往各個方向偏轉了。

當這些光到達出口處的第二片「百葉窗」時，某些顏色剛好能鑽過縫隙，某些顏色則被擋住。結果，特定的顏色被凸顯或抵消，映入我們眼簾的就是美麗的「虹色」！

膠帶貼法的不同或層數的改變，會導致圖案產生無限變化，正是因為這種「光的扭轉方式」發生了改變。

這就是利用不可思議的偏光板製作的萬花筒。雖然原理很經典，但用捲筒和保鮮膜芯組合而成的作品既環保又漂亮。

關於諮詢與委託

讓科學的奧秘與趣味更貼近生活！本站整理了許多在家就能做的有趣實驗與訣竅，歡迎多多搜尋參考！ ・科學筆記內容已出版成書，詳情請點選這裡 ・關於營運者桑子研，請見這裡 ・各式委託（撰稿、演講、實驗教室、電視監修、演出等）請點選這裡 ・最新文章更新資訊請追蹤X！

科學實驗頻道熱映中！