为什么登山运动员戴偏振型太阳镜?
偏振型太阳镜是登山运动员攀登雪山的必备装置之一。高山上终年积雪,洁白的雪对日光产生强烈的漫反射,反射率可达95%,十分刺目。长期观察白雪会灼伤人的眼睛,甚至导致失明(雪盲症)。因此,佩戴太阳镜保护眼睛就成为必要。
为什么相比一般的吸收型太阳镜,偏振型太阳镜对登山运动员眼睛的保护效果更好呢?这要从偏振型太阳镜的工作原理说起。我们都知道,像水波一样,光是电磁波,也具有波动性。与水波不同的是,平静池塘中水波的振动方向始终是竖直的,而光的振动却可能是各个方向。偏振型太阳镜的镜片是偏振片,这是一种特殊的晶体材料,它表面看起来和普通的透明薄膜没什么区别,但实际上,它对不同振动方向的光会选择吸收。比如说,吸收一个振动方向的光,而透过与此振动方向相垂直的光。用绳子上的机械波通过栅格来打比方,栅格就好比光学中的偏振片。若绳子上的机械波振动方向是竖直的,栅格的透过方向也是竖直时,绳子上的机械波将能够通过栅格;反之,如栅格的透过方向是水平的,绳子上竖直方向的机械波就不能通过栅格。更进一步,如果绳子上的机械波的振动方向不仅仅是竖直方向,而是任何可能方向的集合,那么真正能够通过栅格的机械波,还只能是平行于栅格透过方向的那部分。
类似地,太阳光中包含了所有的光振动方向,当太阳光照射偏振型太阳镜的眼镜片时,只能有一个振动方向的光能够真正透过眼镜片,从而成为偏振光,它的光强要远远小于入射的太阳光强。
更为重要的是,当太阳光照射到雪面时,它的反射光是偏振光,光线强烈而炫目。不仅仅是雪面,柏油马路的路面、波光粼粼的水面、树叶的表面所反射的光也都是偏振光。如果太阳镜上的偏振镜片的透振方向,正好与雪面反射偏振光的振动方向垂直,就能将这些强烈而炫目的反射光消除掉,从而达到保护眼睛的效果。这就是登山运动员戴偏振型太阳眼镜的道理。
除了保护眼睛之外,专业摄影上也常常使用偏振型光学镜头。例如,为了拍摄出水底的小鱼,就必须消除强烈的反射光的影响,这就需要使用线偏振的光学镜头。因为通过普通光学镜头拍摄的照片,水面的反射光相当强烈,水下的景物无法看清楚;而利用线偏振光学镜头拍摄的照片,消除了水面的反射光,水下的景物就清晰可见了。