115年:眼光概要(2)
有關偏光鏡片的敘述，下列何者正確？
A可消除垂直方向的振波
B是利用銀元素材料來吸收光的偏振
C不具方向性而達到消除眩光的功能
D45 度方向有50%的偏振光通過
詳細解析
本題觀念
本題考偏光鏡片的透射軸、方向選擇性，以及偏振光通過鏡片時的強度變化。偏光鏡片不是把所有方向的光平均削弱，而是讓電場振動方向與透射軸平行的分量較容易通過，垂直分量則被吸收或阻擋，因此具有明確方向性。當已經偏振的光與透射軸夾角為 θ 時，可用 Malus 定律 I = I₀ cos²θ 判斷通過強度；這也是偏光鏡片能降低特定方向眩光的物理基礎。
選項分析
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A：錯誤。 偏光鏡片消除的是相對於透射軸垂直的電場分量，不是固定消除「垂直方向」的振波。透射軸可依鏡片設計而定；若改變鏡片方向，被阻擋的分量也會隨之改變，所以不能把效果簡化成永遠消除垂直方向。
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B：錯誤。 偏光鏡片的基本原理是材料對不同偏振方向具有選擇性透射與吸收，重點在透射軸與分子排列等方向性特徵，不是利用銀元素作為一般偏光鏡片的必要材料。
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C：錯誤。 偏光鏡片具有透射軸，入射光的偏振方向與透射軸夾角不同，透射量就不同；正因為有方向性，才能優先削弱水面、路面等反射眩光的偏振成分。「不具方向性」與偏光鏡片的作用原理相反。
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D：正確。 已偏振光與透射軸呈 45° 時，I = I₀ cos²45° = I₀ × 1/2，因此有原來偏振光強度的 50% 通過。這裡的 50% 是透射強度比例，不是說鏡片只讓固定一半的所有光線通過。
答案解析
解題先抓住偏光鏡片的透射軸，再套用 Malus 定律。0° 時光線偏振方向與透射軸平行，理想鏡片的透射強度最大；90° 時分量垂直透射軸，理想情況下幾乎不通過；45° 則介於兩者之間，因 cos²45° = 0.5，所以通過強度為 I₀ 的一半。偏光鏡片也因此能依方向選擇性降低反射眩光。故本題正確答案為 D。
核心知識點
- 偏光鏡片具有透射軸，作用是選擇性通過某一方向的電場振動分量。
- 被阻擋的不是固定的「垂直方向」，而是相對於透射軸垂直的分量；鏡片方向改變時，選擇方向也改變。
- Malus 定律為 I = I₀ cos²θ，其中 θ 是入射偏振方向與透射軸的夾角。
- 0°、45°、90° 的理想透射比例依序為 100%、50%、0%。
- 偏光鏡片降低眩光，靠的是方向選擇性，不是無方向地吸收光，也不能以銀元素材料作為判斷偏光功能的要件。
- 遇到角度題，要先確認是已偏振光、角度是相對透射軸的夾角，再計算 cos²θ；不要把 45° 的 50% 誤解成所有入射光固定減半。