l   偏振片原理

光是一種電磁波，電磁波的振動面有不同的方向，偏光鏡的鏡片就是一種「光柵」，如同柵欄一般，有很多很細很小的縫，只允許方向相同的光通過（如圖一）。因此當光線遭遇垂直或是水平的偏光濾鏡後將會產生折射。如果光線經過具備垂直過濾的濾鏡或遮罩，則可穿越過下一個同樣是垂直過濾的濾鏡或遮罩，卻無法穿越使用平行過濾的濾鏡或遮罩（如圖二）。

3D立體偏光眼鏡，利用「偏振片原理」，讓左右眼在配戴偏光眼鏡配合偏光螢幕後，左右眼各自接受到不同掃瞄角度的畫面內容。如圖三所示，3D立體偏光眼鏡的左鏡片為水平的遮罩，只有水平的光線可以通過；右鏡片則為垂直的遮罩，只有垂直的光線可以通過。因此觀看者的左眼看到畫面中偶數行(橘色光線)掃描形成的畫面，而右眼則看見奇數行(綠色光線)掃描形成的畫面。左右兩邊的偏光鏡片都有1個相反的極(opposite polarization)，而偏光螢幕所顯示的影像，只針對個別左右眼呈現指定的影像內容，也就是說左眼看不到右眼內容，右眼看不到左眼的內容，而左右兩眼在看到不同影像畫面而形成視差後，就會產生3D立體影像。

【圖三】http://www.dpreview.com/files/p/articles/3797744816/polarizing.jpeg 

l   旋光性

膠帶在製造的過程中，分子被排列成具有雙折射特性，意即會有兩個不同的折射率，當光進入後，有一些光會依照A折射率偏折，一些則依照B折射率偏折，而變成兩束光。

【圖四】

器材

A4紙、偏光鏡、膠帶、剪刀

2-4 繼續在塑膠片上貼上不同方向的膠帶，一層一層交疊出大小不同的格紋。

2-5 將塑膠片放置於兩鏡片之間，鏡片水平交疊、垂直交疊及旋轉兩鏡片，觀察顏色變化。

【圖十二至圖十六】

 2-6  引導學生回想偏光鏡片原理，並介紹膠帶的旋光性。 

3-4  【圖二十一】將事先貼好的膠帶亂亂貼塑膠片(第二部分)，裁剪成符合偏光鏡片大小，以膠帶固定於鏡片上。 

3-5  【圖二十二】兩片偏光鏡片內側四邊，貼上雙面膠。

3-6  【圖二十三】、【圖二十四】 將兩片偏光鏡片分別貼到A、B紙捲裁切過及外翻的邊緣上，將A、B紙捲套在一起。

3-7 嘗試旋轉紙捲，從未覆蓋亂亂貼塑膠片的開口觀察，是否不停變色如萬花筒般? 

1.  偏光鏡左、右鏡片的水平方向及垂直方向交疊的結果為何不同?

2.  將不同品牌與材質的膠帶交疊觀察，結果是否不同?

3.  如何應用偏振片原理於日常生活?

參考答案

1.  因為左、右鏡片的光柵分別是垂直及水平方向，當兩鏡片水平交疊時，光柵與光柵剛好會互補交叉，光線進不來；當兩鏡片垂直交疊時，光柵則方向一致，光可以進入。

2.  不同品牌膠帶的生產過程及材質上有差異，影響觀察結果。鼓勵大家試試看!

3.  3D眼鏡(看到立體影像)、偏光太陽眼鏡(避免反光保護眼睛)、相機偏光鏡頭(消除反光，使相片色彩更鮮艷)等。 

實驗安全事項

使用剪刀，請注意安全

實驗廢棄物處理

廢紙屑、雙面膠膜，請丟垃圾桶

教學心得

第一次進行本實驗，使用膠帶與偏光鏡觀察五顏六色的色塊時，覺得神奇極了！

原來利用簡單的材料，可以展現出如此美麗的效果，科學果然無所不在! 雖然實驗很簡易，從偏光鏡到膠帶亂亂貼的過程中，學生一步一步的慢慢從實作中探究，學習偏光鏡原理及膠帶旋光性，體驗光與顏色的奧秘，希望師生們共同享受實驗的樂趣！

1. 3D成像原理與如何運作https://www.cyberlink.com/stat/3d-support/cht/3d-primer.jsp

2. 《玩出創意120個創新科學遊戲》許良榮主編 五南文化出版

3. 旋光儀的原理 https://www.atago.net/zh_tw/databook-polarimeter_principle.php

壹、準備活動

★教師準備：(60分鐘)

1、  準備器材及材料

2、  準備學習單

3、  學生動線安排及分組

4、  告知學生實驗的安全守則

5、  確保學生實驗之安全

6、  本實驗的科學原理

7、  (10分鐘)前置作業：事先完成至步驟1-1

★學生準備：

1、   遵守實驗安全守則，注意實驗安全

2、   發揮團隊合作的精神

3、   由做中學，瞭解本實驗的科學原理

貳、闖關之前

一、闖關負責關主及學生就位。關主負責解說指導，副關主負責指導與通過與不通過判定。

二、集合參加同學，以小組隊伍排列。

三、說明關卡配置與發下小組闖關卡。

四、安全宣導，請學生注意安全，不可以在場地內奔跑。

五、請學生注意禮貌，進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。

参、進入關卡

1、 (0.5分鐘) 學生向關主問好，教師說明規則及建立默契。

2、 (1.5分鐘) 關主介紹活動內容、實驗方式及安全事項(使用ppt或海報)

3、  (5分鐘)關主事先完成步驟至1-1 ，協助學生由步驟 1-2 開始操作至3-7

4、  (1分鐘)關主指導學生填寫實驗記錄單。

5、  (1分鐘)學生完成實驗後，關主請學生分享結果。

6、  (1分鐘)關主說明實驗反應機制及總結。

7、  關主掌握時間，隨時指導與提醒闖關學生。

伍、闖關結束

1、  收回闖關集點卡。

2、  學生心得分享(包括成功與失敗的原因) 與關卡的相關科學原理。

3、  關主視通關人數給予評分。

4、  關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。

5、  學生心得分享(包括成功與失敗的原因) 與關卡的相關科學原理。

6、  鼓勵學生設計更多的不同型態的潛望鏡。