光的雙人協奏與大合唱!揭開閃耀礦物「雲母」色彩的祕密

我是理科教練桑子研。逐日攏是實驗日。

逐家好!若講只要共石頭轉咧轉咧,伊就會像萬花筒仝款,閃閃爍爍變出七彩的虹彩光,恁敢袂覺得好神奇?進前我佮實習生F老師做實驗的時陣,就拄好看到這款親像魔術般的景象。這擺的主角是「白雲母」,一種佇咱身軀邊隨處可見、真普通的礦物。

看顯微鏡的時,共白雲母擺佇兩塊「偏光板」中間輕輕仔轉動……哇!眼前的色彩變化美到予人袂記得喘氣。這擺,咱就做伙來探查這粒細細粒的礦物,到底是按怎表演這場遮爾精彩的光之魔術秀!

佇實驗室發現的小小魔法

這擺實驗干單用到白雲母佮兩塊叫作「偏光板」的特別濾鏡。偏光板就好比是一排窗簾板(blind),伊有一個特性,就是干單會予特定方向振動的光通過。

首先,共第一塊偏光板囥佇顯微鏡光源附近。接落來,共欲觀察的白雲母擺上去,閣佇面頂(靠近物鏡的地方)疊第二塊偏光板。準備工作就按呢爾。

然後,慢慢仔轉動面頂彼塊偏光板,原本看起來透光的白雲母,竟然開始變色,藍色、黃色、粉紅、綠色……一隻一隻跳出來!感覺親像這粒石頭自己會變魔術,共光弄到變幻莫測。

為什麼會變色?光影交織的科學原理

這款靚到予人擋袂牢的現象,其實毋是真正的魔法。伊是「複屈折」佮「干涉」這兩種光的特性做伙造成的科學現象。聽起來可能有一點仔深,咱一步一步來了解。

光的「分身術」?──複屈折

當光線穿過第一塊偏光板、變做規欉齊齊的偏振光入去白雲母了後,伊佇內底會分做兩條光。神奇的是,這兩條光的走速竟然無仝款!這就叫作「複屈折」。想像一下兩個人咧玩兩人三腳,但是兩個人的步距無仝,雖然同齊出發,但是到終點的時間就會差一點仔。光佇白雲母裡面就是按呢咧「走兩人三腳」。

光波的落差──位相差

因為兩條光的速度無仝,等伊走出來白雲母的時陣,伊們的時間就對袂準矣。光是一種「波」,波峰佮波谷的位置會產生偏離。這種偏離的現象,咱叫作「位相差」。這個「時間差」就是變色最關鍵的秘密!

波的合唱佮相拍消──干涉

這兩條有時間差的光,最後會閣穿過第二塊偏光板(檢光鏡)。這時陣,兩條光會閣合做一條,產生地震般的「干涉」現象。當波峰拄著波峰,光就會變強(親像管弦樂團同齊奏出強音);若是波峰拄著波谷,兩爿就會互相抵銷,光就變弱(親像抗噪耳機的原理)。太陽光內底本來就有七彩光(各種波長),透過白雲母造成的「位相差」,某種色落會變強,某種色落會變弱。最後咱目睭看到的,就是被加強的特定顏色。這就是白雲母會變色原因。

轉咧轉咧就變色的秘密

按呢為什麼偏光板一轉,顏色就會一直變?這是因為轉動第二塊板子,會改變兩條光結合的角度。角度一變,到底佗一個顏色的光會變強、佗一個會變弱的條件也會跟著變。所以,就像光咧遊行仝款,入去咱目睭的顏色就會變來變去。這个現象毋但是好看爾,佇地質學領域,科學家也是利用這點來辨識礦物,或者是了解這粒結晶背後的故事喔!

其實「偏光」的世界就佇咱身邊

咱今仔日玩的「偏光」技術,其實生活當中周圍攏是。比方講,手機仔的液晶螢幕、開車防反光的墨鏡、電影院的3D目鏡,攏是有用到偏光原理。白雲母本身也是歷史悠久,以前被叫作「雲母石」或「煌石」,因為伊閃閃發亮,也被加進去化妝品(蜜粉、眼影)或者是日本畫的顏料內底。沒想到平時看著亮粉粉的東西,背後竟然藏著遮爾趣味的科學!試看覓用無仝的視角來看身邊的事物,講不定你會發現更精彩的科學故事喔!

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