[科普中國]-立體電影中的光學(xué)原理

很多人都看過立體電影，但你知道它的原理嗎？太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光是“自然光” 。

自然光通過偏振片P（叫做起偏振器）后，只有振動(dòng)方向與偏振片的透振方向一致的光波才能順利通過。也就是說，通過偏振片P（圖甲）的光波，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)。這種光叫做偏振光。

當(dāng)偏振光通過偏振片P，再通過偏振片Q（叫做檢偏振器）時(shí)，如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行，那么，通過P的偏振光的振動(dòng)方向與偏振片Q的透振方向一致，則可以透過偏振片Q（圖乙）；如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振動(dòng)方向與偏振片Q的透振方向垂直，則不能透過偏振片Q（圖丙）。

光的偏振現(xiàn)象并不罕見。除了從太陽、電燈等光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，入射角變化時(shí)偏振的程度也發(fā)生變化。

在觀看立體電影時(shí)，觀眾需要戴上特制的眼鏡，該眼鏡就是一對(duì)透振方向互相垂直的偏振片。如果不配戴眼鏡，看到的銀幕圖像就會(huì)模糊不清，這是為什么呢？

人眼對(duì)于周圍的物體之所以會(huì)產(chǎn)生立體的感覺，是由于“雙目效應(yīng)”。人的兩只眼睛同時(shí)觀察物體，不但能擴(kuò)大視野，而且能夠判斷物體的遠(yuǎn)近，產(chǎn)生立體感。這是由于人的兩只眼睛同時(shí)觀察一個(gè)物體時(shí)，物體發(fā)出的光在眼睛的視網(wǎng)膜上分別形成兩個(gè)像，這兩個(gè)像并不完全相同，左眼看到物體的左側(cè)面較多，右眼看到物體的右側(cè)面較多，這兩個(gè)像產(chǎn)生的視覺信息通過視神經(jīng)分別傳遞到腦的視覺中心（“視丘”），使我們能夠區(qū)分物體的前后、遠(yuǎn)近，產(chǎn)生立體圖像的感覺。

拍攝立體電影時(shí)，使鏡頭如人的眼睛一樣，從兩個(gè)不同方向同步拍攝景物的像，制成電影膠片。放映時(shí)，通過兩臺(tái)放映機(jī)同步放映兩組膠片，使略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。如果眼睛直接觀看，則看到的畫面會(huì)出現(xiàn)“重影”。實(shí)際上，每架放映機(jī)前需要安裝一塊偏振片，兩架放映機(jī)投射出的光通過偏振片后形成偏振光。左右兩架放映機(jī)前的偏振片的透振方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。并且，兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾的方向，偏振方向不變。觀看立體電影時(shí)，觀眾利用偏振光眼鏡觀看，其左眼只能看到銀幕上的“左視”畫面；右眼只能看到銀幕上的“右視”畫面。這個(gè)過程和眼睛直接觀看物體的效果一樣，因此，銀幕上的畫面就產(chǎn)生了立體感。

實(shí)際拍攝立體電影時(shí)只需要一臺(tái)攝影機(jī)，使它通過兩個(gè)窗口（相當(dāng)于人的雙眼）交替拍攝，兩套圖像交替印在同一條電影膠片上。同樣，放映時(shí)也只需要一臺(tái)放映機(jī)，將兩套圖像交替地映在銀幕上。

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