讓遠光燈使用更安全
——微網(wǎng)狀透光防炫目汽車前擋風玻璃膜的設計研究

文 浙江省溫州中學高二（7）班 陳昱辰

2016年底，在溫州交警“問計于民”的問卷調(diào)查中，群眾對“加強整治遠光燈的使用陋習”呼聲最高。之后溫州交警對濫用遠光燈進行了整治，雖有效果但未能根治。能不能從技術上實現(xiàn)突破，讓司機放心大膽地使用遠光燈？答案是肯定的！

我通過以下4個實驗驗證在多種情況下，利用光的偏振原理減少遠光燈刺激理論的可行性得出結論：利用一張液晶電視偏光膜就能有效阻擋指定光源發(fā)出的光，而不影響其他光的透射。

在此基礎上，進一步探索一種微網(wǎng)狀偏光膜，力求增加其透光率，以符合交通安全法“汽車前擋風玻璃的透光率不得低于70%”的要求。

一、驗證利用偏振原理可以極大地降低光線透射

1.實驗原理

液晶顯示器本身貼有偏光膜，相當于一個偏光光源，只要在此光源之外旋轉偏光膜，就能檢驗偏光膜在不同方向對偏光光源的過濾效果。

2.實驗器材

膠帶紙、玻璃、方向指示箭頭，4合1粘貼好的帶偏光膜玻璃板1塊（以下簡稱偏光膜），偏光眼鏡1副，帶液晶顯示器的電腦1臺，偏光演示儀1套，普通照明燈1個。

3.實驗步驟

（1）打開一個word文檔。

（2）在距離顯示器約2米處手持偏光膜。

（3）按箭頭所指的不同角度旋轉，拍照，得到第一組圖片（偏光膜每旋轉45°拍一張照片，得到6張透光、2張不透光的圖片，本文僅保留兩個方向，顯示對比效果）。

（4）將玻璃傾斜（模擬汽車前擋風玻璃的傾斜角度），檢驗在偏光膜傾斜狀態(tài)下的偏光效果，得到第二組圖片。

（5）手持偏光眼鏡（模擬汽車前擋風玻璃的彎曲弧度）旋轉拍照，得到第三組圖片。

（6）取出偏光演示儀，將離光源遠的偏光片最上方刻度調(diào)為0°。打開手機拍照燈，照向偏光演示儀，旋轉離光源近的偏光片，觀察投影墻的變化。再將偏光片調(diào)整到最暗處，順時針和逆時針小幅度旋轉，測試在多大范圍內(nèi)可以得到理想的擋光效果（模擬汽車顛簸），得到第四組照片。

4.實驗結論

（1）從第一組圖片看出，在偏光光源和偏光膜近似平行的狀態(tài)下，偏光膜可在某個方向極大地降低偏光光線透射。

（2）從第二組圖片看出，在偏光光源和偏光膜成某一個傾斜角度的狀態(tài)下，仍可在某個方向極大地降低偏光光線透射。

（3）從第三組圖片看出，在偏光光源和偏光膜成非固定角度的狀態(tài)下，仍可在某個方向極大地降低偏光光線透射。

（4）從第四組圖片看出，當偏光光源從最大不透光角度偏離至10°（模擬車輛顛簸），不影響偏光膜的擋光效果。

所以，利用光的偏振原理減少遠光燈危害的方法是可行的。那么，這種方法為何難以實施？

二、利用偏光原理減少遠光燈危害的困難

1.經(jīng)濟原因

實驗用的液晶顯示器偏光膜是某彩色電視機的膜，面積約為0.3平方米，單價25元，比動輒上千元的汽車隔熱膜便宜得多。

2.技術原因

自1938年人造偏光膜問世以來，膜技術發(fā)展迅速，但應用于汽車膜的較少。

3.推廣原因

我國公安部交通安全法規(guī)定，汽車前擋風玻璃的透光率不得低于70%。從偏光原理可知，普通光線照射偏光膜時，與偏光膜角度一致的光波分量可通過，而其他方向的分量被擋住了，也就是說，偏光膜的透光率小于50%。

由此看出，偏光膜用于制作汽車膜推廣的最大阻礙是其透光率。怎樣才能增加偏光膜的透光率？

市面上的液晶顯示器膜就是一張偏光膜，可與壓感膜等壓制成觸屏膜。汽車貼膜有染色膜、涂布印刷膜、普通金屬膜、納米陶瓷膜、貴重金屬膜、多層光學膜等。其中，多層光學膜的隔熱性和透視性良好，不含金屬成分，不會屏蔽手機信號。

如果要研發(fā)帶偏光屬性的膜，我傾向選擇多層光學膜。

三、設計思路

根據(jù)黑白液晶顯像原理，我們看到的物體可被分解成很多小點。能不能把偏光膜也分割成很多小點？

如果在一張完全透光的片基上均勻地分布著密密麻麻的偏光膜小點，只要透光比例合適，就能得到一張透光率合格的汽車前擋風玻璃膜，我暫且稱之為微網(wǎng)狀偏光膜。如何制作微網(wǎng)狀偏光膜？

我提出了以下3個設想。

1.蠟封法制作微網(wǎng)狀H—偏光膜

在人造偏光膜中，最常用的叫H—偏光膜。它是以聚乙烯高分子化合物薄膜為片基，將其浸入碘液后經(jīng)硼酸水的溶液還原和穩(wěn)定，再定向拉伸4倍至5倍，使大分子定向排列而得到的。

可在傳統(tǒng)制作工藝前增加一步，即先遮擋一部分片基（譬如蠟封、膜封），再浸入碘液，后續(xù)流程不變，即可得到微網(wǎng)狀偏光膜。

但這種方法存在一個問題，若同一張片基浸泡碘液不均勻，是否會影響拉伸效果？

2.受潮法制作微網(wǎng)狀H—偏光膜

H—偏光膜的缺點是不能受潮，易退偏振。將一張制作好的H—偏光膜按網(wǎng)狀結構蠟封、受潮，利用H—偏光膜的缺點，退掉未蠟封區(qū)域的偏振。

3.疊層法制作微網(wǎng)狀H—偏光膜

把一張制作好的H—偏光膜按網(wǎng)狀粘貼透明膠帶即可。

以上設想都是基于簡單的實驗，想要真正實施還需考慮很多問題。譬如，要做微孔就要考慮光的衍射和干涉的影響；由于汽車前擋風玻璃膜既要擋住遠光燈又要隔熱、防爆，需綜合考慮多層不同材質的膜疊合后是否兼容等問題。