偏振

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(guò)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(guò)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(shù)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(guò)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(guò)，并從你的手傳到那棵樹(shù)上。這時(shí)，那座籬笆對(duì)你的波來(lái)說(shuō)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(guò)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(chǎng)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(guò)一個(gè)橫偏振片過(guò)濾，得到橫偏振光，右邊鏡頭的影像經(jīng)過(guò)一個(gè)縱偏振片過(guò)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(guò)橫偏振片，縱偏振光只能通過(guò)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。

偏振是指橫波的振動(dòng)矢量（垂直于波的傳播方向）偏于某些方向的現(xiàn)象?？v波只沿著與波一致的方向振動(dòng)，所以沒(méi)有偏振。

振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性叫做偏振（polarization），它是橫波區(qū)別于其他縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志。只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故光的偏振是光的波動(dòng)性的又一例證。在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，包含一切可能方向的橫振動(dòng)，且平均說(shuō)來(lái)任一方向上具有相同的振幅，這種橫振動(dòng)對(duì)稱于傳播方向的光稱為自然光（非偏振光）。凡其振動(dòng)失去這種對(duì)稱性的光統(tǒng)稱偏振光。

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(guò)一片偏振片p1直接觀察自然光（如燈光或陽(yáng)光），透過(guò)偏振片的光雖然變成了偏振光，但由于人的眼睛沒(méi)有辨別偏振光的能力，故無(wú)法察覺(jué)。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(guò)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(guò)P1的透射光與原來(lái)的入射光性質(zhì)是有所不同的，這說(shuō)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(guò)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(guò)，同時(shí)過(guò)濾掉垂直于該方向振動(dòng)的光。通過(guò)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(guò)，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(guò)，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”。

偏振光是指光矢量的振動(dòng)方向不變，或具有某種規(guī)則地變化的光波。按照其性質(zhì),偏振光又可分為平面偏振光（線偏振光）、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(dòng)方向只局限在一確定的平面內(nèi)，則這種偏振光稱為平面偏振光，因?yàn)檎駝?dòng)的方向在傳播過(guò)程中為一直線，故又稱線偏振光。如果光波電矢量隨時(shí)間作有規(guī)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(dòng)在傳播過(guò)程中只是在某一確定的方向上占有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種偏振光就稱為部分偏振光。

自然光

光波是橫波，即光波矢量的振動(dòng)方向垂直于光的傳播方向。通常，光源發(fā)出的光波，其光波矢量的振動(dòng)在垂直于光的傳播方向上作無(wú)規(guī)則取向，但統(tǒng)計(jì)平均來(lái)說(shuō)，在空間所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是機(jī)會(huì)均等的，它們的總和與光的傳播方向是對(duì)稱的，即光矢量具有軸對(duì)稱性、均勻分布、各方向振動(dòng)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(diǎn)的軌跡為直線，即光矢量只沿著一個(gè)確定的方向振動(dòng)，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(diǎn)的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時(shí)間有規(guī)律的變化。

（c）圓偏振光

光矢量端點(diǎn)的軌跡為一圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小不變，但方向隨時(shí)間有規(guī)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(dòng)方向的光矢量，但光振動(dòng)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。

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(jiǎn)單起見(jiàn)，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(shuō)，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(lái)表示。但是必須注意，由于自然光中各電矢量之間無(wú)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。