光學(xué)偏振法線偏振光的獲得和檢驗(yàn)

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(shí)用中，起偏器常利用兩色性材料的偏振片。所謂兩色性，指對(duì)互相垂直的兩個(gè)分振動(dòng)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(gè)方向振動(dòng)的光矢量或光矢量振動(dòng)沿該方向的分量，而不能透過與該方向垂直振動(dòng)的光矢量或光矢量振動(dòng)與該方向垂直的分量。這個(gè)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(qiáng)比不放起偏振器時(shí)較弱以外，沒有其他感覺。如以入射光方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)起偏振器，光強(qiáng)始終不變，即光強(qiáng)與起偏振器的取向無關(guān)。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(jìn)入眼睛。當(dāng)我們以光線傳播的方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)檢偏振器時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)，從檢偏振器出射的光的強(qiáng)度隨旋轉(zhuǎn)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(gè)和起偏振器同樣的偏振元件，只是它們?cè)谶@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(yàn)偏振光。偏振片的起偏和檢偏原理．廣泛應(yīng)用于立體電影、立體電視、自動(dòng)調(diào)光等許多方面。

電矢量的振動(dòng)只限于某一確定平面內(nèi)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(nèi)的平面偏振光。電矢量和光的傳播方向所構(gòu)成的平面叫作偏振光的振動(dòng)面。在圖1(a)中的振動(dòng)面垂直于圖面，在圖1(b)中的振動(dòng)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?yàn)橥ǔＫ玫墓庠窗瑸閿?shù)眾多的原子和分子，每個(gè)原子和分子都是一個(gè)獨(dú)立的光源。雖然每一個(gè)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(dòng)都有確定的方向。但是由于普通的光源中各個(gè)原子或分子的發(fā)光都是各自獨(dú)立的，它們發(fā)出的光的振動(dòng)在各個(gè)方向上都有，不存在某個(gè)優(yōu)先的振動(dòng)方向。因此，當(dāng)對(duì)著光的傳播方向看去時(shí)，任何方向上振動(dòng)的強(qiáng)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(duì)任何取向的電矢量E，都可分解為相互垂直的兩個(gè)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(gè)方向上的時(shí)間平均值必相等。也就是說，自然光可以用強(qiáng)度相等，振動(dòng)方向互相垂直的兩個(gè)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(guān)系，因而其中任何兩個(gè)取向不同的電矢量不能合成為一個(gè)單獨(dú)的矢量。

此外，有的光，在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，各個(gè)方向的光振動(dòng)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(qiáng)，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(diǎn)子和短線表示。

干涉和衍射是各種波動(dòng)都具有的現(xiàn)象，無論是縱波還是橫波，都會(huì)產(chǎn)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(zhì)或某種運(yùn)動(dòng)形式是否具有波動(dòng)性質(zhì)。但是，由衍射和干涉的現(xiàn)象無法鑒別某種波動(dòng)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(dòng)，產(chǎn)生橫波。波的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直，并且振動(dòng)方向始終保持在一個(gè)平面內(nèi)。假如我們讓繩子穿過一個(gè)柵欄，波的傳播就會(huì)受到柵欄的限制。如果柵欄縫隙的方向與振動(dòng)方向一致，波能順利通過柵欄。如果縫隙方向與振動(dòng)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(dòng)沿著波的傳播方向，柵欄或類似的障礙無論在哪一個(gè)方向，都不會(huì)阻止波的傳播。

就這方面的性質(zhì)來看，縱波的振動(dòng)對(duì)于波的傳播方向是軸對(duì)稱的，橫波的振動(dòng)對(duì)于波的傳播方向不是軸對(duì)稱的。橫波的上述特點(diǎn)就是它的偏振性。

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

實(shí)驗(yàn)表明，產(chǎn)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(shí)，只需考慮電矢量E的振動(dòng)。E叫做光矢量，E的振動(dòng)叫做光振動(dòng)。

偏振釋義

光波電矢量振動(dòng)的空間分布對(duì)于光的傳播方向失去對(duì)稱性的現(xiàn)象叫做光的偏振。它是一種光的橫波的振動(dòng)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(dòng)，其振動(dòng)方向始終保持在光的偏振同一平面內(nèi)，這種光稱為線偏振光（或平面偏振光)。你可以通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dāng)中穿過去的。如果你現(xiàn)在拿繩子上下振動(dòng)，繩子產(chǎn)生的波就會(huì)從兩根竹子之間通過，并從你的手傳到那棵樹上。這時(shí)，那座籬笆對(duì)你的波來說是"透明的"。但是，要是你讓繩子左右波動(dòng)，繩子就會(huì)撞在兩根竹子上，波就不會(huì)通過籬笆了，這時(shí)這座籬笆就相當(dāng)于一個(gè)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(dòng)，但不同方向上的振幅不等，在兩個(gè)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(shí)際上是由許多振動(dòng)方向不同的線偏振光組成。

偏振偏振光應(yīng)用

偏光式3D技術(shù)普遍用于商業(yè)影院和其它高端應(yīng)用，它是偏振光的典型應(yīng)用。在技術(shù)方式上和快門式是一樣的，其不同的是被動(dòng)接收所以也被稱為屬于被動(dòng)式3D技術(shù)，輔助設(shè)備方面的成本較低，但對(duì)輸出設(shè)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(chǎn)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(huì)有一些差異。

拍攝立體圖像時(shí)就是用2個(gè)鏡頭一左一右。然后左邊鏡頭的影像經(jīng)過一個(gè)橫偏振片過濾，得到橫偏振光，右邊鏡頭的影像經(jīng)過一個(gè)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(jī)拍攝的東西只能進(jìn)入左眼，右邊相機(jī)拍攝到的東西只能進(jìn)入右眼，于是乎就立體了。

光的偏振現(xiàn)象可以借助于實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行檢測(cè)，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(zhuǎn)動(dòng)，就可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著P2轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)周期性的變化，而且每轉(zhuǎn)過90°就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度從最大逐漸減弱到最暗；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)P2則光強(qiáng)又從接近于零逐漸增強(qiáng)到最大。由此可知，通過P1的透射光與原來的入射光性質(zhì)是有所不同的，這說明經(jīng)P1的透射光的振動(dòng)對(duì)傳播方向不具有對(duì)稱性。

自然光經(jīng)過偏振片后，改變成為具有一定振動(dòng)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(dòng)通過，同時(shí)過濾掉垂直于該方向振動(dòng)的光。通過偏振片的透射光，它的振動(dòng)限制在某一振動(dòng)方向上,我們把第一個(gè)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(zhuǎn)P2，當(dāng)它的偏振化方向與偏振光的偏振面平行時(shí)，偏振光可順利通過，這時(shí)在P2的后面有較亮的光。當(dāng)P2的偏振方向與偏振光的偏振面垂直時(shí)，偏振光不能通過，在P2后面也變暗。第二個(gè)偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱為“檢偏器”。