くるくる偏光板

偏光板を回して偏光フィルムのイラストの色が変化する様子を見ることで、偏光について学ぶ。

偏光板は特定の光だけを通す板です。私たちが見ている光（可視光）は電磁波の一種で、波の性質を持ちます。光の波は進行方向と垂直にさまざまな向きで振動していますが、偏光は特定の向きの振動だけを持っています。偏光板は細いスリット状の隙間を持っているため、スリットに対して平行に振動している光しか通れません。そのため偏光板を２枚重ねると、１枚目と２枚目の隙間の向きが平行のときは光を通しますが、隙間の向きが垂直のときはほとんどの光が遮られるため、暗くなります。偏光板は光量を調整するために、テレビやスマートフォンなどの液晶ディスプレイやサングラスなどに使われています。もし偏光機能が付いたサングラスを持っていたら、液晶ディスプレイを観察してみましょう。

偏光板が決まった振幅の光だけを通すことを説明するとき、「偏光板にはブラインドのように細かいスリットがあって、そのスリットと平行な光だけがすり抜けられる。」と表現することが一般的ですが、実際のところは少し異なります。

偏光板に貼り付けられた偏光フィルムはPVAというプラスチックとヨウ素という原子で作られます。作る過程で横に引っ張り、PVAとヨウ素を引っ張られた方向に揃えると、フィルムに非常に細かい平行な縞のような構造が出来ます。ヨウ素分子には光を吸収する性質があるため、この縞模様と平行な向き（吸収軸）の光は吸収され、角度がずれるほど吸収されにくくなります。つまり、スリットを光がすり抜けるのではなく、スリットに平行な角度で振幅する光ほどフィルムに吸収されて、ほぼ吸収されない垂直な方向（透過軸）光はだけが偏光フィルムをすり抜けるのです。