光學偏振法概述

干涉和衍射是各種波動都具有的現(xiàn)象，無論是縱波還是橫波，都會產生干涉和衍射。因此，我們常常根據(jù)干涉或衍射是否能發(fā)生來鑒別某種物質或某種運動形式是否具有波動性質。但是，由衍射和干涉的現(xiàn)象無法鑒別某種波動是縱波還是橫波?？v波和橫波的區(qū)別表現(xiàn)在另一類現(xiàn)象上，即偏振現(xiàn)象。

將一根長繩子的一端固定，另一端用手拉緊水平的繩子上下振動，產生橫波。波的振動方向和波的傳播方向垂直，并且振動方向始終保持在一個平面內。假如我們讓繩子穿過一個柵欄，波的傳播就會受到柵欄的限制。如果柵欄縫隙的方向與振動方向一致，波能順利通過柵欄。如果縫隙方向與振動方向垂直，波就被阻擋而不能繼續(xù)向前傳播。

縱波與此不同?？v波的振動沿著波的傳播方向，柵欄或類似的障礙無論在哪一個方向，都不會阻止波的傳播。

就這方面的性質來看，縱波的振動對于波的傳播方向是軸對稱的，橫波的振動對于波的傳播方向不是軸對稱的。橫波的上述特點就是它的偏振性。

光波是電磁波。光波中含有電振動矢量E和磁振動矢量H，E和H都與傳播速度u垂直，因此光波是橫波。

實驗表明，產生感光作用和生理作用的是光波中的電矢量E，所以討論光的作用時，只需考慮電矢量E的振動。E叫做光矢量，E的振動叫做光振動。

電矢量的振動只限于某一確定平面內的光叫做平面偏振光。由于平面偏振光的電矢量在與傳播方向垂直的平面上的投影為一條直線．故又叫作線偏振光。為簡單起見，用圖1表示平面偏振光，用其中圖1(a)表示電矢量垂直于圖面的平面偏振光，圖1(b)表示電矢量在圖面內的平面偏振光。電矢量和光的傳播方向所構成的平面叫作偏振光的振動面。在圖1(a)中的振動面垂直于圖面，在圖1(b)中的振動面平行于圖畫。

光波是橫波，具有偏振性，然而通常光源發(fā)出的光卻不能直接顯示偏振現(xiàn)象。這是因為通常所用的光源包含為數(shù)眾多的原子和分子，每個原子和分子都是一個獨立的光源。雖然每一個原子或分子每一次發(fā)射所發(fā)出的光波都是偏振的，它們的電振動都有確定的方向。但是由于普通的光源中各個原子或分子的發(fā)光都是各自獨立的，它們發(fā)出的光的振動在各個方向上都有，不存在某個優(yōu)先的振動方向。因此，當對著光的傳播方向看去時，任何方向上振動的強度都相等，并不顯示偏振性。這種光叫作自然光。

在自然光中，對任何取向的電矢量E，都可分解為相互垂直的兩個方向(例如x方向和y方向)上的分量，所有取向的電矢量分解在這兩個方向上的時間平均值必相等。也就是說，自然光可以用強度相等，振動方向互相垂直的兩個平面偏振光來表示。但是必須注意，由于自然光中各電矢量之間無固定的相位關系，因而其中任何兩個取向不同的電矢量不能合成為一個單獨的矢量。

此外，有的光，在垂直于光的傳播方向的平面內，各個方向的光振動都有，但它們的振幅不相等，其電矢量在某一確定的方向上最強，但在和它成正交的方向上為最弱，這種光叫作部分偏振光。這種部分偏振光用數(shù)目不等的點子和短線表示。

從自然光中獲得線偏振光的過程叫作起偏，獲得線偏振光的器件或裝置叫起偏器。在實用中，起偏器常利用兩色性材料的偏振片。所謂兩色性，指對互相垂直的兩個分振動具有選擇吸收的性能。

把偏振片作為起偏器．它只能通過沿某個方向振動的光矢量或光矢量振動沿該方向的分量，而不能透過與該方向垂直振動的光矢量或光矢量振動與該方向垂直的分量。這個透光方向叫作偏振化方向或起偏方向。自然光透過偏振片后，透射光即變?yōu)槠窆狻?

自然光通過起偏振器后，用眼睛迎著光線觀察，除了感到光強比不放起偏振器時較弱以外，沒有其他感覺。如以入射光方向為軸轉動起偏振器，光強始終不變，即光強與起偏振器的取向無關。如果在眼睛前面插入檢偏振器，使自然光先通過起偏振器，接著再通過檢偏振器，然后進入眼睛。當我們以光線傳播的方向為軸旋轉檢偏振器時將會發(fā)現(xiàn)，從檢偏振器出射的光的強度隨旋轉的角度而變化。這說明從起偏振器出射的光是偏振光。所謂檢偏振器，是一個和起偏振器同樣的偏振元件，只是它們在這里所起的作用不同。后者是使自然光變成偏振光，前者是用來檢驗偏振光。偏振片的起偏和檢偏原理．廣泛應用于立體電影、立體電視、自動調光等許多方面。

偏振釋義

光波電矢量振動的空間分布對于光的傳播方向失去對稱性的現(xiàn)象叫做光的偏振。它是一種光的橫波的振動矢量(垂直于波的傳播方向)偏于某些方向的現(xiàn)象。

偏振偏振光分類

1、線偏振光

在光的傳播過程中，只包含一種振動，其振動方向始終保持在光的偏振同一平面內，這種光稱為線偏振光（或平面偏振光)。你可以通過一個實驗想象這是一種什么景象：你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子里的樹上，另一頭拿在你手里。再假定繩子是從籬笆的兩根竹子的正當中穿過去的。如果你現(xiàn)在拿繩子上下振動，繩子產生的波就會從兩根竹子之間通過，并從你的手傳到那棵樹上。這時，那座籬笆對你的波來說是"透明的"。但是，要是你讓繩子左右波動，繩子就會撞在兩根竹子上，波就不會通過籬笆了，這時這座籬笆就相當于一個起偏振器件。

2、部分偏振光

光波包含一切可能方向的橫振動，但不同方向上的振幅不等，在兩個互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，這種光稱為部分偏振光。自然光和部分偏振光實際上是由許多振動方向不同的線偏振光組成。

偏振偏振光應用

偏光式3D技術普遍用于商業(yè)影院和其它高端應用，它是偏振光的典型應用。在技術方式上和快門式是一樣的，其不同的是被動接收所以也被稱為屬于被動式3D技術，輔助設備方面的成本較低，但對輸出設備的要求較高，所以非常適合商業(yè)影院等需要眾多觀眾的場所使用。不閃式就是利用此原理。

原理：

立體感產生的主要原因是左右眼看到的畫面不同，左右眼位置不同所以畫面會有一些差異。

拍攝立體圖像時就是用2個鏡頭一左一右。然后左邊鏡頭的影像經過一個橫偏振片過濾，得到橫偏振光，右邊鏡頭的影像經過一個縱偏振片過濾，得到縱偏振光。

立體眼鏡的左眼和右眼分別裝上橫偏振片和縱偏振片，橫偏振光只能通過橫偏振片，縱偏振光只能通過縱偏振片。這樣就保證了左邊相機拍攝的東西只能進入左眼，右邊相機拍攝到的東西只能進入右眼，于是乎就立體了。

光的偏振現(xiàn)象可以借助于實驗裝置進行檢測，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(fā)現(xiàn)透射光的強度隨著P2轉動而出現(xiàn)周期性的變化，而且每轉過90°就會重復出現(xiàn)發(fā)光強度從最大逐漸減弱到最暗；繼續(xù)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，同時過濾掉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”。