民眾大舞台——風俗世情

4. 冰洲石裏的世界遠古時期， 人們接觸到的晶體， 最引人注意的要算是那些晶瑩剔透、光采奪目的玉石。它們常被製成各種工具或兵器的尖刃。當物質生產有所剩餘和精神生活有所提高時， 這些玉石就成為一種很好的

　　1669 年， 丹麥醫生巴托林得到一塊冰洲石。他無意中把冰洲石放在一本書上， 他看到書麵上的字成雙成對地出現了。當轉動冰洲石時， 這兩個像中， 一個不動， 一個隨著旋轉。取掉冰洲石後， 書上的字又恢複了原樣。巴托林不解地看著這奇怪的現象並仔細地做了記錄。

　　又過了10 餘年， 惠更斯開始研究這一現象。惠更斯認為， 冰洲石形成的兩個像， 是它把一束光變成了兩束光。因此， 他把這種折射現象稱做雙折射現象， 而把冰洲石這種晶體稱做雙折射晶體。

　　轉動晶體形成的兩個像中， 一個不動， 它對應的光線叫做尋常光線， 尋常光線是遵守光的折射定律的。另一個隨著旋轉的像， 它對應的光線叫做非尋常光線， 這種光線不遵守光的折射定律。

　　雙折射現象很有趣， 但是對它的了解還是難於說出什麽實質性的東西。

　　過了100 多年， 又是一個偶然的發現才又引起人們的重視。

　　1808 年， 法國科學院對折射現象的數學理論提出懸賞。法國工程師馬呂斯為此開始研究雙折射現象。在馬呂斯眺望盧森堡宮時， 他注意到宮殿上玻璃對陽光的反射。他拿起了一塊冰洲石看太陽光的反射。

　　馬呂斯是知道冰洲石的雙折射效應的， 例如， 用它看月亮， 就可以看到天空中懸掛著兩個月亮， 而且其中的一個月亮隨著冰洲石的轉動而轉動。奇怪的是， 馬呂斯發現， 玻璃反射太陽的像經過轉動著的冰洲石時， 兩個太陽的像忽明忽暗。這可是一個新發現的現象。馬呂斯又用別的光源重複實驗。他發現， 玻璃或水麵反射的光， 在通過轉動的冰洲石時也有忽明忽暗的現象。馬呂斯把這個現象稱為光的偏振化， 而對應的光則稱做偏振光。

　　馬呂斯主張微粒說， 他和一些學者一樣， 主張利用光的微粒說來解釋光的偏振現象。

　　菲涅爾關於衍射的研究取得了豐碩的成果， 但利用波動說對於偏振現象尚未圓滿地做出解釋。在此之前， 菲涅爾與阿拉果進行了雙折射的實驗。菲涅爾認為， 光波不是像聲波那樣的縱波。據說， 他曾受到安培的啟發， 設想光是橫波。但是， 當時的人們認為， 橫波是不可能存在的。菲涅爾就放棄了這一想法。

　　英國物理學家托馬斯・揚聽到菲涅爾和阿拉果的雙折射實驗之後， 開始認真地考慮光波的問題。揚寫信給阿拉果認為， 光波是橫波。並把光波同弦振動相類比， 這對菲涅爾可能有啟發。菲涅爾又經過三年的研究後發表了關於橫波的理論。

　　所謂橫波和縱波， 從形式上看， 橫波是像水波一樣的波浪， 波的傳播方向同某一點的振動方向是垂直的。如果我們抖動一根繩子， 可以看到一個又一個波的運動， 在繩子的一點上做一個標記， 如紅點兒， 就可以看到， 在繩子抖動時， 紅點總是上下移動， 它同波的傳播方向是垂直的。聲波則是一種縱波。

　　縱波與橫波的主要區別是， 縱波的振動方向與波的傳播方向是一致的， 而橫波的振動方向與波的傳播方向是垂直的。為了解釋偏振現象， 就隻能應用橫波的理論。

　　像太陽、蠟燭、火炬、電燈發出的光波都橫波， 但為什麽不能發生或顯示出偏振的性質呢？ 這是由於分子和原子發光時是間歇的， 它們在一瞬間發出一列光波後， 在另一瞬間又發出另一列光波。而前一列光波的偏振在某一方向上， 後一列光波的偏振往往就在另一方向上了。然而， 如果是許多原子在發光， 沿每一個方向的偏振都存在， 從總體上看就顯示不出偏振方向了。一般自然光都顯示不出光的偏振性， 太陽光、燈光、燭光等都是自然光。