偏光板

偏光板で遊ぼう(No.123)

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偏光板で遊ぼう 偏光板で遊ぼう

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

ケースに入った円盤を回転させると、絵が消えて数字だけになります。液晶画面や立体映画のメガネなどに利用されている偏光板を使った工作ですが、偏光板はどんなはたらきをしているのでしょう?

そうかなるほど

光は横波の性質を持っていて、進行方向に対して垂直に振動しています。太陽や電球の光など、ふだん私たちが目にしている光は進行方向に垂直な面内でさまざまな方向に振動している光の集まりです。これらの光も反射や屈折をくり返したり、No.100で紹介した方解石などの結晶体を通ると、ある方向にだけ振動する成分が多い光、偏光になります。
偏光板は、あるひとつの方向に振動する光の成分だけを通過させるようにつくられたものです。工作で使ったフィルム状の偏光板は、これまでにこのページで紹介した気泡や終端速度の実験、スライムなどで使った洗濯のりに含まれているPVA(ポリビニルアルコール)などの高分子樹脂にヨウ化物系の色素を吸着させたシートを、一方向に強く引っ張って引き伸ばし、分子の並び方をそろえたものです。ここに光が入射すると、細長い分子の並びに平行な振動成分は吸収されて垂直な成分だけが透過するため、振動方向がそろった偏光となるのです(図1)。このため、この偏光板を2枚重ねて明るい方向を見ると、2枚の偏光板の向き(分子が並んでいる方向)が同じときは明るく見えますが、直交させると光が透過しなくなって暗くなります(図2)。
また、セロハンテープを重ねてはった透明な下じきを2枚の偏光板の間にはさむと、セロハンテープに色がついてステンドグラスのように見えます。下じきや片方の偏光板を回すと、セロハンテープの色も変わります。これは、セロハンを光が通るとき、光の波長によって振動面の角度(ひねられ方)がわずかに異なる偏光になるためです。セロハンも繊維状のセルロースを一方向に引き伸ばしてつくっているので、偏光特性を持つのです。

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