[科普中国]-立体电影中的光学原理

很多人都看过立体电影，但你知道它的原理吗？太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光是“自然光” 。

自然光通过偏振片P（叫做起偏振器）后，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能顺利通过。也就是说，通过偏振片P（图甲）的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动。这种光叫做偏振光。

当偏振光通过偏振片P，再通过偏振片Q（叫做检偏振器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过P的偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向一致，则可以透过偏振片Q（图乙）；如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向与偏振片Q的透振方向垂直，则不能透过偏振片Q（图丙）。

光的偏振现象并不罕见。除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也发生变化。

在观看立体电影时，观众需要戴上特制的眼镜，该眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。如果不配戴眼镜，看到的银幕图像就会模糊不清，这是为什么呢？

人眼对于周围的物体之所以会产生立体的感觉，是由于“双目效应”。人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能够判断物体的远近，产生立体感。这是由于人的两只眼睛同时观察一个物体时，物体发出的光在眼睛的视网膜上分别形成两个像，这两个像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像产生的视觉信息通过视神经分别传递到脑的视觉中心（“视丘”），使我们能够区分物体的前后、远近，产生立体图像的感觉。

拍摄立体电影时，使镜头如人的眼睛一样，从两个不同方向同步拍摄景物的像，制成电影胶片。放映时，通过两台放映机同步放映两组胶片，使略有差别的两幅图像重叠在银幕上。如果眼睛直接观看，则看到的画面会出现“重影”。实际上，每架放映机前需要安装一块偏振片，两架放映机投射出的光通过偏振片后形成偏振光。左右两架放映机前的偏振片的透振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。并且，两束偏振光投射到银幕上再反射到观众的方向，偏振方向不变。观看立体电影时，观众利用偏振光眼镜观看，其左眼只能看到银幕上的“左视”画面；右眼只能看到银幕上的“右视”画面。这个过程和眼睛直接观看物体的效果一样，因此，银幕上的画面就产生了立体感。

实际拍摄立体电影时只需要一台摄影机，使它通过两个窗口（相当于人的双眼）交替拍摄，两套图像交替印在同一条电影胶片上。同样，放映时也只需要一台放映机，将两套图像交替地映在银幕上。

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