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坐飞机时别光顾着睡觉,说不定你能拍到五彩斑斓的海洋
2017/04/24,   由 jom239300891 发布设计      设计文章      数码艺术  摄影        0  评论

首先,这张图是真实的,类似的图片网上很多,例如:


因此不用怀疑图片的真实性。但是这不是彩虹,从空中俯视彩虹应该是一个明显的圆或圆的一部分:


所以通常空中俯视看到的彩虹要比从地面上看到的彩虹更接近一个圆,这是由于观察角度引起的,具体原因在此不赘述。


那么题目中的景象是由于什么原因产生的呢?简单来说,是因为偏振与双折射。让我们从头说起。



1、太阳光是没有特定偏振方向的,但是水面对太阳光的反射却是有偏振选择性的,可以理解为一个偏振方向反射的多,另一个偏振方向反射的少。因此广袤的海面反射的太阳光会成为部分偏振光,为了便于理解,就简单认为海面反射的光是某个方向偏振光即可。


2、镜头前加装偏振片后,可以将偏振片旋到与海面反射光偏振方向垂直的角度。这样反射的太阳光就会被挡住。说句题外话,要想避免拍摄水中物体时受到波光粼粼的反射的影响,一般都要装这样一个偏振片。


3、最重要的一点来了。如果仅仅是加装了一个垂直角度的偏振片,至多使得俯瞰大海时显得暗淡而已,为何会出现彩色条纹呢?这其实是因为飞机窗户双折射效应的影响。


可能很多人并不清楚,飞机窗户并不是普通的玻璃,因为普通玻璃在反复压力与温度变化下会变得很脆甚至碎掉。因此飞机窗户一般都是有机玻璃的,其实就是塑料的。而这种材料在加工过程中会残余部分应力,装配好之后也会受到环境压力的作用,从而产生一种特殊的光学现象:双折射。


要真正理解双折射是个很复杂的过程,涉及到的背景知识太多,我们直接跳过。形象理解双折射的作用就是,它可以旋转光的偏振方向,当偏振方向恰好被旋转了 90°时,原本不能通过镜头前偏振片的太阳光就进入了相机。而偏振方向旋转的多少是与波长、光程、双折射效应强度有关系的,其实就是与波长、有机玻璃板的性质(如应力分布、厚度变化等)有关系,因此广袤的海面就会呈现出渐变的彩色。

在上述过程中,海面、飞机窗户和镜头前的偏振片缺一不可。因此,这是大自然的鬼斧神工和人类科技共同孕育的美丽景象。

作为一只科研狗,自然不能只放嘴炮。因此我用手边的工具检验了这一理论。


1、将电脑屏幕调整为纯白(比如我特别随意地打开了画图),由于液晶屏中有偏振夹层,因此可以认为此时液晶屏变成了一个发射偏振光的白色光源。


2、将偏振片旋到与液晶屏偏振垂直的方向,此时透过偏振片看液晶屏几乎是纯黑的:

3、把塑料水杯放在液晶屏前,是没有彩色条纹的:

4、将第 2 步中的偏振片放置在水杯前,赫然出现了彩色条纹:

5、其实只要是透明塑料都可以,比如随手拿了支中性笔:

如果大家手头有看 3D 电影的偏振眼镜,不妨动手试验亲眼看一下,效果会比我用手机拍摄的更加明显。


文章来源:知乎(http://daily.zhihu.com/story/9379404)

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