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什么是偏振光

生活百科偏振光


什么是偏振光

文章插图
光的偏振（polarization of light）振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志 。光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振 。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证 。在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光） 。凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光 。
偏振光包含以下四种形式：
1、线偏振光
在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光) 。你可以通过一个实验想象这是一种什么景象：你把一根绳子的一头拴在邻居院子里的树上，另一头拿在你手里 。再假定绳子是从篱笆的两根竹子的正当中穿过去的 。如果你现在拿绳子上下振动，绳子产生的波就会从两根竹子之间通过，并从你的手传到那棵树上 。这时，那座篱笆对你的波来说是"透明的" 。但是，要是你让绳子左右波动，绳子就会撞在两根竹子上，波就不会通过篱笆了，这时这座篱笆就相当于一个起偏振器件 。
2、部分偏振光
光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光 。自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成 。
当光线从空气（严格地说应该是真空）射入介质时，布儒斯特角的正切值等于介质的折射率n 。由于介质的折射率是与光波长有关的，对同样的介质，布儒斯特角的大小也是与光波长有关的 。以光学玻璃折射率1.4-1.9计算，布儒斯特角大约为54-62度左右 。当入射角偏离布儒斯特角时，反射光将是部分偏振光 。
3、椭圆偏振光
在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光 。迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光 。椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果(见波片) 。
4、圆偏振光
旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形 。在我们的观察时间段中平均后，圆偏振光看上去是与自然光一样的 。但是圆偏振光的偏振方向是按一定规律变化的，而自然光的偏振方向变化是随机的，没有规律的 。
偏振光(Polarization)
光是一种电磁波,电磁波是横波.而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面,光的振动面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或线偏振光.通常光源发出的光,它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的.这种光叫做自然光.光的偏振性是光的横波性的最直接,最有力的证据,光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察,P1、P2是两块同样的偏振片.通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光）,透过偏振片的光虽然变成了偏振光,但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力,故无法察觉.如果我们把偏振片P1的方位固定,而把偏振片P2缓慢地转动,就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化,而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大.由此可知,通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的,这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性.自然光经过偏振片后,改变成为具有一定振动方向的光.这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向,叫做偏振化方向,偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过,同时吸收垂直于该方向振动的光.通过偏振片的透射光,它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”,它的作用是把自然光变成偏振光,但是人的眼睛不能辨别偏振光.必须依靠第二片偏振片P2去检查.旋转P2,当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时,偏振光可顺利通过,这时在P2的后面有较亮的光.当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时,偏振光不能通过,在P2后面也变暗.第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光,因此它也称为“检偏器”.
一、自然光和偏振光
光波是横波,即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向.通常,光源发出的光波,其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向,但统计平均来说,在空间所有可能的方向上,光波矢量的分布可看作是机会均等的,它们的总和与光的传播方向是对称的,即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同,这种光就称为自然光.偏振光是指光矢量的振动方向不变,或具有某种规则地变化的光波.按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光（线偏光）、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种.如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内,则这种偏振光称为平面偏振光,若轨迹在传播过程中为一直线,故又称线偏振光.如果光波电矢量随时间作有规则地改变,即电矢量末端轨迹在垂直轨迹在传播过程中为一直线,故又称线偏振光.如果光波电矢量随时间作有规则地改变,即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光.如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势,这种偏振光就称为部分偏振光.

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