塑膠彩虹 @ 《生活-360》 (◕‿◕)

本網站設立宗旨是為了幫助更多孩子學習，也謝謝科學遊戲實驗室提供這麼優質的學習管道，在此再一次感謝所有幕後辛苦的工作人員，感恩您們為教育的付出！

塑膠彩虹

　　　　　　　　　　　　透明的塑膠也會有彩虹，你相信嗎？

※材料：偏光片、塑膠製品

※操作步驟與現象：

　　日常生活有很多塑膠用品，例如尺、叉子、湯匙等等，這些看起來透明的塑膠用品，可以變成漂亮的彩虹喔！圖一是塑膠的尺；圖二是塑膠叉子；圖三為塑膠湯匙；圖四為塑膠瓶。這是如何形成的呢？

　觀看實驗影片（低解析；3.8M）　　　觀看實驗影片（高解析；33.8M）

　　操作步驟相當簡易，首先要取得「偏光片」，也就是立體電影的3D眼鏡（不是紅、綠色的3D眼鏡，是3D電影或立體劇場的眼鏡，二個鏡片外觀看起來一樣）。將3D眼鏡的左右眼分別剪下來，就是偏光片。

　　如下圖，在二片偏光片之間放置塑膠物品，就可以看到漂亮的彩虹了，而且慢慢旋轉其中一片偏光片，彩虹的顏色也會跟著變化喔！

※原理：

　　本遊戲的原理與本網已介紹過的「魔幻變色鏡」相同，都是利用偏光片原理以及塑膠雙折射（birefringence）的特性。

　　首先，偏光片能讓光源的光產生偏極化（polarization），亦即偏光片能產生特定波動面的光（稱為偏極光），因此偏光片有如光的過濾器。

　　大多塑膠製品，具有雙折射性質，使得通過第一個偏光片的偏極光在通過塑膠時，分解為二道快慢差異的光線。而經過雙折射的偏極光，通過第二個偏光片時，偏振光的過濾作用，只讓某一特定的偏極光通過，因此我們只能看到特定顏色的光。由於雙折射的折射程度，和塑膠材質的密度、厚度、分子排列等等的微小差異有關，因此塑膠材質只要有彎曲或形狀變化，就很容易顯示出這種特性，進而形成彩虹的現象。

　　上述的現象被稱為光彈性（photoelasticity），在材料科學上常應用於「應力（stress）」分析，用以檢視材料是否有潛在的應力破壞、疲勞性破壞等等的殘留應力，例如彩虹條紋密度越高，代表該區的殘留應力越高。

※叮嚀的話：

1.偏光片如果用購買的相當貴，通常沒有零售小片的，如海報紙大小的偏光片要價超過三千元，而3D電影使用的立體眼鏡，售價也不便宜，建議在科學博物館（例如國立自然科學博物館、國立科學教育館等）觀看立體劇場之後，不要丟棄立體眼鏡，甚至可向博物館索取回收的立體眼鏡。

2.在教學上，建議可以指導學生觀察或討論以下問題：(1)觀察透明膠帶或是包裝塑膠紙是否有彩虹，然後在觀察時用力拉扯，但是不要拉斷或撕裂，記錄顏色或條紋是否有變化？(2)將光源以紅色或綠色等玻璃紙包住，產生單色光，再進行觀察比較與白色光源的結果有何差異？為什麼？(3)取熱熔膠的膠條為觀察樣品，記錄觀察結果之後，將膠條用力拉扯二、三次，再觀察，有沒發現差異性？拉扯前、後的色彩條紋差異為何？

※參考資料：

1. Plarization：http://www.polarization.com/

2. Atmospheric Phenomena：http://atoptics.wordpress.com/tag/polarized/

3. YouTube 影片：(1) http://www.youtube.com/watch?v=POowboGGXFc

(2) http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=c87pj07VEGA

(3) http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=Bv7HsJ4LbkA&NR=1

4. Introduction to Stress Analysis：http://www.intertechnology.com/Vishay/pdfs/Application_Notes/TN-702-2.pdf

5. Obuda Egyetem：http://www.uni-obuda.hu/users/grollerg/Materials%20Science/Stress%20Optics.pdf

6. Glitterins：http://www.glitterins.com/introduction-to-photoelasticity.html

7. 林宸生老師網頁：http://140.134.32.129/plc/pre-oe/optical/OP7.htm

8. 科學玩具柑仔店：http://tw.myblog.yahoo.com/jw!lEuTLXWFERs3eYDAO7jiVVmubQ--/article?mid=5300

9.周鑒恒（2005）。有趣的偏振光實驗。科學教育月刊，285期，39-41。