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        偏振光

        • 來源:光虎



        偏振光( polarized light ),光學名詞。光是一種電磁波,電磁波是橫波。而振動方向和光波前進方向構成的平面叫做振動面,光的振動面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或線偏振光。



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        定義


        振動方向對于傳播方向的不對稱性叫做偏振,它是橫波區別于其他縱波的一個最明顯的標志,只有橫波才有偏振現象。光波是電磁波,因此,光波的傳播方向就是電磁波的傳播方向。光波中的電振動矢量E和磁振動矢量H都與傳播速度v垂直,因此光波是橫波,它具有偏振性。具有偏振性的光則稱為偏振光。


        分類


        偏振光是指光矢量的振動方向不變,或具有某種規則地變化的光波。按照其性質,偏振光又可分為平面偏振光線偏振光)、圓偏振光橢圓偏振光、部分偏振光幾種。如果光波電矢量的振動方向只局限在一確定的平面內,則這種偏振光稱為平面偏振光,因為振動的方向在傳播過程中為一直線,故又稱線偏振光。如果光波電矢量隨時間作有規則地改變,即電矢量末端軌跡在垂直于傳播方向的平面上呈圓形或橢圓形,則稱為圓偏振光或橢圓偏振光。如果光波電矢量的振動在傳播過程中只是在某一確定的方向上占有相對優勢,這種偏振光就稱為部分偏振光。



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        自然光

        光波是橫波,即光波矢量的振動方向垂直于光的傳播方向。通常,光源發出的光波,其光波矢量的振動在垂直于光的傳播方向上作無規則取向,但統計平均來說,在空間所有可能的方向上,光波矢量的分布可看作是機會均等的,它們的總和與光的傳播方向是對稱的,即光矢量具有軸對稱性、均勻分布、各方向振動的振幅相同,這種光就稱為自然光。


        完全偏振光

        (a)線偏振光

        光矢量端點的軌跡為直線,即光矢量只沿著一個確定的方向振動,其大小隨相位變化、方向不變,稱為線偏振光。


        (b)橢圓偏振光

        光矢量端點的軌跡為一橢圓,即光矢量不斷旋轉,其大小、方向隨時間有規律的變化。


        (c)圓偏振光

        光矢量端點的軌跡為一圓,即光矢量不斷旋轉,其大小不變,但方向隨時間有規律地變化。


        部分偏振光

        在垂直于光傳播方向的平面上,含有各種振動方向的光矢量,但光振動在某一方向更顯著,不難看出,部分偏振光是自然光和完全偏振光的疊加。


        產生機理


        方法一

        通過反射、多次折射、雙折射和選擇性吸收的方法可以獲得平面偏振光。可采用具有選擇吸收的偏振片產生平面偏振光。

         


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        方法二

        偏振片是用人工方法制成的薄膜,是用特殊方法使選擇性吸收很強的微粒晶體在透明膠層中作有規則排列而制成的,它允許透過某一電矢量振動方向的光(此方向稱為偏振化方向),而吸收與其垂直振動的光,即具有二向色性。因此自然光通過偏振片后,透射光基本上成為平面偏振光。由于偏振片易于制作,所以它是普遍使用的偏振器。


        特性


        橫波有一個特性,就是它的振動是有極性的。在與傳播方向垂直的平面上,它可以向任一方向振動。一般把光波電場振動方向作為光振動方向。如果一束光線都在同一方向上振動,就稱它們是偏振光,或嚴格一點,稱為完全偏振光。一般的自然光在各個方向振動是均勻分布的,是非偏振光。但是,光滑的非金屬表面在一定角度下(稱為布儒斯特角,與物質的折射率有關)反射形成的眩光是偏振光。偏離了這個角度,就會有部分非偏振光混雜在偏振光里。我們稱這種光線為部分偏振光。部分偏振光是有程度的。偏離的角度越大,偏振光的成分越少,最終成為非偏振光。


        應用


        汽車車燈

        汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時,為了避免雙方車燈的眩目,司機都關閉大燈,只開小燈,放慢車速,以免發生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片,而且規定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角,那么,司機從前窗只能看到自已的車燈發出的光,而看不到對面車燈的光,這樣,汽車在夜間行駛時,既不要熄燈,也不要減速,可以保證安全行車。




         

        立體電影

        在拍攝立體電影時,用兩個攝影機,兩個攝影機的鏡頭相當于人的兩只眼睛,它們同時分別拍下同一物體的兩個畫像,放映時把兩個畫像同時映在銀幕上。如果設法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個畫面,就可以使觀眾得到立體感。為此,在放映時,兩個放像機每個放像機鏡頭上放一個偏振片,兩個偏振片的偏振化方向相互垂直,觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡,左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機上的偏振化方向相同,右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機上的偏振化方向相同,這樣,銀幕上的兩個畫面分別通過兩只眼睛觀察,在人的腦海中就形成立體化的影像了。




         

        攝像機鏡頭

        自然光在玻璃、水面、木質桌面等表面反射時,反射光和折射光都是偏振光,而且入射角變化時,偏振的程度也有變化。在拍攝表面光滑的物體,如玻璃器皿、水面、陳列櫥柜、油漆表面、塑料表面等,常常會出現耀斑或反光,這是由于反射光波的干擾而引起的。如果在拍攝時加用偏振鏡,并適當地旋轉偏振鏡片,讓它的透振方向與反射光的透振方向垂直,就可以減弱反射光而使水下或玻璃后的影像清晰。


        測量相關物理量

        偏振光通過一些介質后,其振動方向相對原來的振動方向會發生一定角度的旋轉,旋轉的這個角度叫旋光度,旋光度與介質的濃度、長度、折射率等因素有關。測量旋光度的大小,就可以知道介質相關物理量的變化 。


        生物生理機能

        人的眼睛對光的偏振狀態是不能分辨的,但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支單眼、兩支復眼,每個復眼包含有6300個小眼,這些小眼能根據太陽的偏光確定太陽的方位,然后以太陽為定向標來判斷方向,所以蜜蜂可以準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。


        再如在沙漠中,如果不帶羅盤,人是會迷路的,但是沙漠中有一種螞蟻,它能利用天空中的紫外偏光導航,因而不會迷路。

         

        LCD液晶屏

        LCD技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說,若一個平面上的分子南北向排列,則另一平面上的分子東西向排列,而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種90度扭轉的狀態。由于光線順著分子的排列方向傳播,所以光線經過液晶時也被扭轉90度。但當液晶上加一個電壓時,分子便會重新垂直排列,使光線能直射出去,而不發生任何扭轉。





        【來源:網絡】 


        http://www.realdoll-shop24.com   光虎光電科技(天津)有限公司


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