糖水管里的理发店旋转柱效应

原标题The Barber-Pole Effect in a Tube of Sugar Water

两个偏振片和糖水形成移动的彩色条纹,也提出一个有关对称性的谜题。

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3Blue1Brown
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2023年12月9日
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这段 3Blue1Brown 演示让白光穿过偏振片和一管糖水。短片展示了彩色条纹以及另一端光线颜色的变化,然后问为什么条纹是斜的,没有在短片中给出完整解释。

  1. 1实验装置白光灯照射穿过两个偏振片,中间是一管糖水。
  2. 2移动的彩色条纹旋转第一个偏振片,斜条纹看起来会沿管移动。
  3. 3对称性谜题第二个偏振片会改变最终颜色,而斜条纹也让人追问装置为何看似对称却产生这种图案。

要点建议

  1. 白光依次穿过偏振片、糖水和第二个偏振片。
  2. 旋转第一个偏振片时,彩色条纹看起来会沿管移动。
  3. 第二个偏振片会改变管子另一端投射出的颜色。
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01

光学装置

一盏灯和两个偏振片围绕糖水管排列。

糖水实验装置
幻灯片 1 / 3糖水实验装置圆管位于两个偏振片之间。

这个演示考验我们对光的理解。一盏强光灯发出的白光穿过偏振片和一根装满糖水的圆管,管子另一端还有第二个线偏振片。

02

彩色条纹与问题

旋转偏振片会改变所见景象,也引出关于斜条纹的问题。

管中的彩色条纹
幻灯片 2 / 3管中的彩色条纹旋转第一个偏振片时,颜色的位置会发生变化。

打开灯后,管子上出现倾斜的彩色条纹。旋转第一个偏振片,条纹看起来会沿着管子移动,就像理发店旋转柱上的条纹。

穿过第二个偏振片的光
幻灯片 3 / 3穿过第二个偏振片的光旋转第二个偏振片,投射在墙上的颜色会改变。

穿过第二个偏振片的光不再是白色;旋转这个偏振片,投射到墙上的颜色也会改变。讲解者问:装置从上到下看似对称,为什么条纹却是斜的?短片将解释留给了长视频。

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