民众大舞台——风俗世情

4. 冰洲石里的世界远古时期， 人们接触到的晶体， 最引人注意的要算是那些晶莹剔透、光采夺目的玉石。它们常被制成各种工具或兵器的尖刃。当物质生产有所剩余和精神生活有所提高时， 这些玉石就成为一种很好的

　　1669 年， 丹麦医生巴托林得到一块冰洲石。他无意中把冰洲石放在一本书上， 他看到书面上的字成双成对地出现了。当转动冰洲石时， 这两个像中， 一个不动， 一个随着旋转。取掉冰洲石后， 书上的字又恢复了原样。巴托林不解地看着这奇怪的现象并仔细地做了记录。

　　又过了10 余年， 惠更斯开始研究这一现象。惠更斯认为， 冰洲石形成的两个像， 是它把一束光变成了两束光。因此， 他把这种折射现象称做双折射现象， 而把冰洲石这种晶体称做双折射晶体。

　　转动晶体形成的两个像中， 一个不动， 它对应的光线叫做寻常光线， 寻常光线是遵守光的折射定律的。另一个随着旋转的像， 它对应的光线叫做非寻常光线， 这种光线不遵守光的折射定律。

　　双折射现象很有趣， 但是对它的了解还是难于说出什么实质性的东西。

　　过了100 多年， 又是一个偶然的发现才又引起人们的重视。

　　1808 年， 法国科学院对折射现象的数学理论提出悬赏。法国工程师马吕斯为此开始研究双折射现象。在马吕斯眺望卢森堡宫时， 他注意到宫殿上玻璃对阳光的反射。他拿起了一块冰洲石看太阳光的反射。

　　马吕斯是知道冰洲石的双折射效应的， 例如， 用它看月亮， 就可以看到天空中悬挂着两个月亮， 而且其中的一个月亮随着冰洲石的转动而转动。奇怪的是， 马吕斯发现， 玻璃反射太阳的像经过转动着的冰洲石时， 两个太阳的像忽明忽暗。这可是一个新发现的现象。马吕斯又用别的光源重复实验。他发现， 玻璃或水面反射的光， 在通过转动的冰洲石时也有忽明忽暗的现象。马吕斯把这个现象称为光的偏振化， 而对应的光则称做偏振光。

　　马吕斯主张微粒说， 他和一些学者一样， 主张利用光的微粒说来解释光的偏振现象。

　　菲涅尔关于衍射的研究取得了丰硕的成果， 但利用波动说对于偏振现象尚未圆满地做出解释。在此之前， 菲涅尔与阿拉果进行了双折射的实验。菲涅尔认为， 光波不是像声波那样的纵波。据说， 他曾受到安培的启发， 设想光是横波。但是， 当时的人们认为， 横波是不可能存在的。菲涅尔就放弃了这一想法。

　　英国物理学家托马斯・扬听到菲涅尔和阿拉果的双折射实验之后， 开始认真地考虑光波的问题。扬写信给阿拉果认为， 光波是横波。并把光波同弦振动相类比， 这对菲涅尔可能有启发。菲涅尔又经过三年的研究后发表了关于横波的理论。

　　所谓横波和纵波， 从形式上看， 横波是像水波一样的波浪， 波的传播方向同某一点的振动方向是垂直的。如果我们抖动一根绳子， 可以看到一个又一个波的运动， 在绳子的一点上做一个标记， 如红点儿， 就可以看到， 在绳子抖动时， 红点总是上下移动， 它同波的传播方向是垂直的。声波则是一种纵波。

　　纵波与横波的主要区别是， 纵波的振动方向与波的传播方向是一致的， 而横波的振动方向与波的传播方向是垂直的。为了解释偏振现象， 就只能应用横波的理论。

　　像太阳、蜡烛、火炬、电灯发出的光波都横波， 但为什么不能发生或显示出偏振的性质呢？ 这是由于分子和原子发光时是间歇的， 它们在一瞬间发出一列光波后， 在另一瞬间又发出另一列光波。而前一列光波的偏振在某一方向上， 后一列光波的偏振往往就在另一方向上了。然而， 如果是许多原子在发光， 沿每一个方向的偏振都存在， 从总体上看就显示不出偏振方向了。一般自然光都显示不出光的偏振性， 太阳光、灯光、烛光等都是自然光。