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一次性3D眼睛在物理实验中的妙用
乐菁 浙江省绍兴县鲁迅中学 312000
中学高级实验师 88726385 qi.le.yue@126.com
有一天，与女儿去游苏州乐园，观看了一场3D电影，出门时看到不少游客把一次性的3D眼睛随手丢到旁边的垃圾箱内，感觉挺可惜，想能否再次利用，变废为宝。就想到能否把它当作学生实验仪器用于物理教学，用于光的偏振实验。于是有心收集了一次性的3D眼睛60多付，到校一试还真的行，且效果极佳。现介绍给大家，可供作参考。 一、自制简易光的偏振实验仪
用此一次性的3D眼睛，我们可以制作成简易光的偏振实验仪，用于随堂的学生实验。 1、实验材料与制作:
取两付3D眼睛,反向叠加即成简易光的偏振实验仪(如图1) 。
2、实验操作:
? 、 由同桌的两个学生组成一组。先让一同学带上3D眼睛观察教室内的日光灯，可观察到日光灯的亮度变弱，大约只有原来的一半左右。
? 、接着让另一位同学再取一付眼睛反扣在该学生的眼睛片上，让一面镜片与之重合。慢慢转动上面的眼睛架子(要轻手轻脚，千万别磨损镜片)，可观察到光线逐渐变化 ，当转动到两镜面垂直时就几乎看不到光线了。
?、两位同学互换后重复上面的操作。
以上实验也可以由一位学生单独完成，只要把一次性3D眼睛的镜片取下来，二片重叠。也可以制成简单的光的偏振实验仪，用单眼观察即可。
二、演示反射光是偏振光:
此一次性3D眼睛也可以用来演示反射光是偏振光，制成验证反射光是偏振光的实验器。 1、实验材料与装置如图2。
2、实验操作:
?、教师可将半导体激光器的一束激光通过扩束器打在一平面镜上，让其形成一条亮丽的直线光束(如果是形成一亮点，太耀眼，会直接影响实验效果 )。
?、让学生用一次性3D眼睛的其中一镜片观察平面镜内的那束亮丽的直线光束，此时可以发现观察到的光线强度变弱。慢慢转动一次性3D眼睛，就能发现在某个特定位置这条亮丽的直线光束几乎不见了。说明反射光是偏振光。
三、演示折射光是偏振光:
同理，此一次性3D眼睛也可以用来演示折射光是偏振光，制成验证折射光是偏振光的实验器。
1、实验材料与装置如图3。
2、实验操作:
?、教师可将半导体激光器的一束激光通过扩束器同时透过一平行砖，让其在平行砖内形成一条亮丽的直线光束。
?、让学生用一次性的3D眼睛的其中一镜片观察平行砖内的那束条亮丽的直线光束，同理可以发现观察到的光线强度变弱。慢慢转动一次性的3D眼睛，就能发现在某个特定位置这条亮丽的直线光束几乎不见了。说明折射光是偏振光。
四、制作奇妙的万花筒:
实验后的一次性3D眼睛片还是不能丢弃，此镜片拆装下来可以把它做成奇妙的万花筒，它可以为许多学生勾画出纯朴而快乐的童年。万花筒里的“花”，如同梁祝化身的彩蝶，武则天眼中的牡丹，翩翩而来的百花仙子。通常的万花筒是利用光的镜面反射的原理，将几片镜片加以组合，再加上好看的彩纸、彩珠或彩色液体制作而成。而在这里我要向学生推荐制作的是一种全新的万花筒。与传统万花筒的光的反射原理不同，这个万花筒利用的是光的其他两个重要性质——光的偏振和旋光，两片偏振片加上少许凌乱的胶条就可以产生如此五彩缤纷的世界，让学生亲自动手做一做，比一比，看看谁的万花筒更漂亮。下面就来介绍一下这万花筒的制作方法:
1、实验材料:
一段圆形塑料管，一块黑色硬卡纸，一张透明胶片，两片3D眼睛片和少许胶条。 2、制作步骤:
?、 从透明胶片上剪一个圆形的胶片，直径大概在5-6cm(本实验将用到剪刀等工具，注意不要伤手)。
?、在剪好的胶片上随意地缠上透明胶条，缠绕得越零乱越好，并尽量将胶片上的每一处都缠上胶条(缠在胶片上的透明胶条越凌乱，得到的图案就越丰富)。
?、 剪一大一小两个圆形偏振片，大偏振片与圆形胶片相当，小偏振片与圆形管相当。
?、 从黑色硬卡纸上剪一个大小与圆形管相当的圆形片，并在中间剪一个小孔。
?、 将3D眼睛镜片固定在圆形管上，并将带孔的圆形硬卡纸固定在此镜片上，然后将圆形管进行适当的包装，偏振型万花筒就制作完成了。
?、 观看时，依次按圆形3D镜片、圆形胶片、圆形管的顺序设置，并从小孔中观看，就可以看到五颜六色的图案。适当地转动3D镜片或胶片，可以看到神奇的色彩变化。如图4所示。
3、实验制作原理:
?、光的偏振。光可以看作是一种波动现象，并且光波的振动方向与它的传播方向相互垂直，这是横波的典型特征，这个特征使得通过波的传播方向并且包含振动矢量的那个平面与其他不包含振动矢量的任何平面有区别，这种现象通常被称为波的振动方向对传播方向没有对称性，这种不对称性叫做偏振。通常的自然光包含朝各个方向的偏振光，从而不易显现光的偏振特性。但是当光通过某些特殊材料时，只有偏振方向沿某一特定方向的光才能够通过，其余的光则全部被吸收。上面实验中使用的一次性的3D眼睛镜片就是用这种特殊材料制作而成的，它使得通过它的光的偏振方向都在同一方向上。
?、旋光。旋光的特性，是当偏振光通过某些特殊材料时，光的偏振方向将发生一定程度的旋转，旋转的幅度随材料、光的频率等因素而不同。绝大部分有机材料都是旋光材料。
在上面的万花筒中，自然光经过第一个偏振片后，就变成了振动方向沿某一特定方向的偏振光，再通过缠了胶条的胶片后，因为胶条缠得比较零乱，并且不同的区域胶条的厚度有所不同，偏振光中不同频率的光波其偏振方向转过的角度就有所不同，再经过另一个偏振片后，某些颜色的光就被滤掉了，所以就会在小孔中呈现出五颜六色的图案。
物理学家朱正元教授有句名言:“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”。一次性3D眼睛的多次利用，可以变废为宝，增强师生的环保意识，使学生养成勤俭节约的良好习惯。同时通过偏振型万花筒的制作过程，既培养了学生动手动脑的能力，也让学生学到了课本上学不到的知识，开阔了眼界，激发了兴趣，何乐而不为呢。
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