一級注冊結構工程師：偏振光
發布時間：2012-07-25 共1頁
偏振光(Polarization)
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。通常光源發出的光，它的振動面不只限于一個固定方向而是在各個方向上均勻分布的。這種光叫做自然光。光的偏振性是光的橫波性的最直接，最有力的證據，光的偏振現象可以借助于實驗裝置進行觀察，P1、P2是兩塊同樣的偏振片。通過一片偏振片p1直接觀察自然光（如燈光或陽光），透過偏振片的光雖然變成了偏振光，但由于人的眼睛沒有辨別偏振光的能力，故無法察覺。如果我們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉動，就可發現透射光的強度隨著P2轉動而出現周期性的變化，而且每轉過90°就會重復出現發光強度從最大逐漸減弱到最暗；繼續轉動P2則光強又從接近于零逐漸增強到最大。由此可知，通過P1的透射光與原來的入射光性質是有所不同的，這說明經P1的透射光的振動對傳播方向不具有對稱性。自然光經過偏振片后，改變成為具有一定振動方向的光。這是由于偏振片中存在著某種特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允許平行于偏振化方向的振動通過，同時吸收垂直于該方向振動的光。通過偏振片的透射光，它的振動限制在某一振動方向上,我們把第一個偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光變成偏振光，但是人的眼睛不能辨別偏振光。必須依靠第二片偏振片P2去檢查。旋轉P2，當它的偏振化方向與偏振光的偏振面平行時，偏振光可順利通過，這時在P2的后面有較亮的光。當P2的偏振方向與偏振光的偏振面垂直時，偏振光不能通過，在P2后面也變暗。第二個偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱為“檢偏器”。
一、自然光和偏振光
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。 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（線偏光）、圓偏振光和橢圓偏振光、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，若軌跡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軌跡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。
二、平面偏振光的產生和特性
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。本實驗采用具有選擇吸收的偏振片產生平面偏振光。
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。
偏振光示意圖
在高中我們學過，光是一種電磁波，是由與傳播方向垂直的電場和磁場交替轉換的振動形成的。這種振動方向與傳播方向垂直的波我們稱之為橫波。聲波是靠空氣或別的媒質前后壓縮振動傳播的，它的振動方向與傳播相同，這類波我們稱之為縱波。
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。我們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，我們就稱它們是偏振光，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。
