【官方双语】这个演示考验你对光的理解 | 彩虹灯柱 | 光学谜题 Part1

迫不及待想看后续视频！一如既往，您的动画非常直观清晰！

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有观众问怎么造出这套演示。感谢 Quinn 写下的如下介绍。 材料: * 白砂糖（蔗糖） * 水 * 可以加水和密封的玻璃管，不过尝试不同材质的管会挺有趣，因为不同材质=不同折射率。第三部分将有更多解释。玻璃管需要足够长，方便看到管壁的彩色效果。这里的管子有1米长，不过~0.5米应该就能看到这个效果。圆管最好容易开启，方便清洗。更多请见下面“注意事项”。小演示用的是水杯！【视频中的圆筒是MIT物理系特制的。我不清楚它是怎么搞到的，是什么玻璃。】 * 白色非偏振光源。我们用的是Dedo灯，如果你想造我们那么大的演示，你需要很强的光源。小演示用的是手机的手电筒！ * 两个线偏振片。网购即可！ 指引: * 我们的演示中，糖水的比例是300克糖比400克水。你需要测量圆筒的体积，按比例调配。 * 水煮沸后，加入糖，混合至溶解。 * 待溶液冷却后，倒入圆筒。密封好圆筒。 * 将光源朝向圆筒的长轴，并在光与圆筒中垂直放置偏光片。 * 将另一片偏光片垂直放置于圆筒的末端。 * 完成！请您旋转第一偏振片，观察螺旋沿着圆筒上下移动，或旋转末端偏振片观察出射光变色。 注意事项: * 强烈建议开始前洗干净圆筒，因为溶液会发霉。仔细看的话，你会看到溶液中的悬浮物 - 那是可爱的小细菌 :) * 我们尽可能勤换糖水溶液，保持演示的清洁。 * 管越短，糖水需要越浓，才能看到类似的效果。 * 偏振方向旋转的角度与溶液浓度成正比（两者之比叫“比旋光度”！） * 灯开太久会变热，要注意！请时刻遵循安全规范。 * 可以尝试不同的糖！葡萄糖也会使光右旋，但角度稍微不如蔗糖。果糖会使光左旋！

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透过玻璃/透明塑胶看屏幕的时候也会出现类似的彩色光斑，不知道原理是不是一样的

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一开始看到的时候想不通，看到一半明白了，是折射率和“光偏振方向与界面夹角有关”的缘故。为什么是斜的呢？因为圆柱的上下，虽然偏振方向一样，但是界面方向不一样。

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这几天刚好在看钟锡华老师的现代光学基础，尝试回答下视频末尾的三个问题 Q1:为什么糖旋转了光 这个我在看视频之前没有仔细想过，认为就是糖的一种特殊性质，直...

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刚看过 Steve Mould 的https://b23.tv/BV12z4y1L7eZ ，立刻就想到了，点进来一看居然是联合投稿

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Q012大家都有很多讨论了，我来解释一下Q3，答案的动画演示就在9:03的这里。 我们在管路侧边能看到光，本质是因为光线在穿过液体时发生了散射。而散射的物理本质是，电磁波 (原初光) 穿过介质( 糖水 )，介质分子在外场作用下受激振荡，振荡又会发出电磁波( 散射光 )，因此沿z方向偏振的电磁波只会使分子沿z方向振荡，而沿z方向振荡的分子发出的电磁波，其振幅在空间中的分布满足A=A_0 * sin( θ )，其中θ为观察方向与z轴的夹角。 ( 重要！ )这个公式比较抽象，大家可以这么想，有个振子在沿着z轴方向振动，那么你沿着z轴方向看过去，这个振子在xoy平面上的投影根本没有变化，它的振幅为0。而如果你沿着xoy平面看过去，你就能看到完整的振幅A_0。 因此，回到实验现象上来。你在贋x轴上某一点看到了红色的散射光，那就是说在这一点处，红光的偏振角度刚好垂直于你的视线。或者用更严谨的表述：在这一点散射、进入到你眼睛里的所有频率的光中，每个频率光的光强都受到了一个sin θ(ν) 的调制，其中θ(ν)是由Q2保证的、频率ν的函数、代表观察方向与偏振方向的夹角，你会看到θ(ν)=90度的那个ν所确定的光。 再向前一步，为什么颜色会形成斜向的色带呢？因为进入到你眼睛的光并不是平行光，而是汇聚光。这就导致同一x位置，不同高度(y)的光，进入你眼里的 θ 其实有细微的差别，换句话说，当θ=90=constant时，旋光的 相位(x)-观测俯仰角(y)会有一个补偿关系，这也就是斜向光带的原因了。

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所以左旋糖能吃吗

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发现个有意思的，电脑屏幕上从正面看的绿色和蓝色，当从上往下面时，绿色和蓝色互换了。

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赵凯华的新概念光学，量糖术

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其实用透明胶效果更好，不同层数的透明胶会有不同颜色，小时候特别喜欢这个效果，甚至拿透明胶粘出画来放在2片偏振光片中间看，就像隐藏的画一样。

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梦幻联动，昨天刚看完旋光性和手性的那期[热词系列_好耶][热词系列_好耶]

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视频简介: 一筒糖水，两偏光片，许多颜色，三个问题。 更多信息见下方评论 翻译: 贰鼠  ZSC 校对: 博美子 贰鼠 时轴: ZSC 贰鼠 This demo tests your understanding of light | Barber pole, part 1 链接见视频简介

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https://www.bilibili.com/video/BV14J411T7kY/

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数学改物理了[哦呼]

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前两个问题都很不难，以快忘光了的大学物理粗浅解释一下第三个问题好了，为什么管内能观察到倾斜的条带： 首先明确一点：在这个实验环境下，人眼能看到管内的光，不是原本大致向前传播的光。原本的光遇到了容器壁和液体中的不均匀之处，如划痕、灰尘等，发生了散射；随后沿着各个方向的散射光中恰好有一个方向可以从溶液、玻璃管出射后进入人眼。 其次，中学所学的折射定律和反射定律只提及角度，并未解释偏振如何变化。即便是无偏振的光，在以非零角度反射或折射时，偏振状态都会发生改变。也就是说，平时看到的水面反光、玻璃反光，其实都是一定程度的偏振光。而对于某些特殊方向的偏振光，反射或折射的光强会明显随入射角度改变，这就是偏振滤光片的原理。这一过程具体可以拆分成偏振方向垂直于或平行于入射平面的两个分量 (s, p 偏振) 分别计算。 所以说，在光线从向前传播，到被散射，到被玻璃管折射，到传入人眼的过程中，偏振状态都在不断改变。散射光需要经过玻璃出射到人眼，此时管的上方和下方光线进入人眼的入射角不同，它们和偏振方向的关系不同，所以进入人眼的光强度不同。 而不同波长的光在管内同一点的偏振方向不一样，那么管子上下两侧每个波长的光进入人眼的强度就也不同，于是形成了上下对称破缺的色彩分离效果。这个“上下”其实由人眼观测位置决定，也就是说从正上方观察的话就是左右的条带，去另一侧观察就会反过来。

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前几天刚刚看到一个视频,介绍为什么糖具有旋光性. 虽然3b1b一直会吹其他科普同行.但我感觉个人知识储备上,3b1b是有绝对优势的.

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一些个生竞时候生化课本的回忆开始攻击我，抛砖引玉了，可能有错的地方，希望物理专业的朋友来回答： 葡萄糖分子(以及双糖的蔗糖分子)，由于空间构型的缘故具有手性(具体来说，地球生物主要产生和利用的是左旋氨基酸右旋糖)。线偏振光在一定浓度手性分子溶液中传播一定距离后，偏振方向会发生旋转一定角度(旋转角度大小即旋光度)，以面向光源看，逆顺时针分别定义为左右旋光分子，相应的还有该分子的另一种旋光异构体会让线偏光向另外一边转同样的旋光度。不同分子旋光度有差异，有时候也用来鉴定物质或者浓度。 容易理解偏振光的在不同角度的散射强度与偏振方向有关，因为入射的线偏光的电场在一个平面内，且分子结构不是完美球体，决定了分子散射光也是有极化的，只不过溶液里面什么取向的分子都有，所以出射的散射光强度与偏振光当前方向有关。 穿透旋光溶液，平行于偏振方向的光继续传播，散射出来的多是与偏振方向不太平行的光(具体方向存疑，但侧面散射出来的光强度肯定与入射线偏光角度有关的)，因此散射光本身也具有偏振。 视频中真正让我感到新奇的是结尾暗示分子旋光性的来源：线偏光由左旋光和右旋光分量组成，二者分别对应光子两种自旋的投影。手性分子的电场与之作用，影响了左旋光和右旋光分量的波速，且影响大小不一，故最后组合起来的线偏光角度逐渐变化；由于介质中波速还与波长有关(色散现象，跟棱镜一个道理)，因此不同波长光在在相同位置被散射的强度不同，故出现螺旋光带

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个人观点，提请注意几个概念： 1. 08:42 在这里，没有很好地区分旋光性和光穿过介质时的折射率，或者更具体地说，光的偏振与物质的相互作用与光作为电磁...

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这不是你前几天转发的那个么

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