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，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，就可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著P2轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)周期性的變化，而且每轉(zhuǎn)過90°就會重復(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的透射光的振動對傳播方向不具有對稱性。

自然光經(jīng)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(zhuǎn)P2，當(dāng)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(dāng)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”。

方法一

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?？刹捎镁哂羞x擇吸收的偏振片產(chǎn)生平面偏振光。

方法二

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(qiáng)的微粒晶體在透明膠層中作有規(guī)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。

偏振光是指光矢量的振動方向不變，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)檎駝拥姆较蛟趥鞑ミ^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(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在傳播過程中只是在某一確定的方向上占有相對優(yōu)勢，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，其光波矢量的振動在垂直于光的傳播方向上作無規(guī)則取向，但統(tǒng)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(jī)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。

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確定的方向振動，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，含有各種振動方向的光矢量，但光振動在某一方向更顯著，不難看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的疊加。

振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做偏振，它是橫波區(qū)別于其他縱波的一個最明顯的標(biāo)志，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光波是電磁波，因此，光波的傳播方向就是電磁波的傳播方向。光波中的電振動矢量E和磁振動矢量H都與傳播速度v垂直，因此光波是橫波，它具有偏振性。 具有偏振性的光則稱為偏振光。

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。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，就稱它們是偏振光，或嚴(yán)格一點(diǎn)，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(zhì)的折射率有關(guān)）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。

汽車車燈

汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時，為了避免雙方車燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光，而看不到對面車燈的光，這樣，汽車在夜間行駛時，既不要熄燈，也不要減速，可以保證安全行車。

另外，在陽光充足的白天駕駛汽車，從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光，常會使眼睛睜不開。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光。

觀看立體電影

在拍攝立體電影時，用兩個攝影機(jī)，兩個攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛，它們同時分別拍下同一物體的兩個畫像，放映時把兩個畫像同時映在銀幕上。如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個畫面，就可以使觀眾得到立體感。為此，在放映時，兩個放像機(jī)每個放像機(jī)鏡頭上放一個偏振片，兩個偏振片的偏振化方向相互垂直，觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡，左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同，這樣，銀幕上的兩個畫面分別通過兩只眼睛觀察，在人的腦海中就形成立體化的影像了。

攝像機(jī)鏡頭

自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光，而且入射角變化時，偏振的程度也有變化。在拍攝表面光滑的物體，如玻璃器皿、水面、陳列櫥柜、油漆表面、塑料表面等，常常會出現(xiàn)耀斑或反光，這是由于反射光波的干擾而引起的。如果在拍攝時加用偏振鏡，并適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)偏振鏡片，讓它的透振方向與反射光的透振方向垂直，就可以減弱反射光而使水下或玻璃后的影像清晰。

測量相關(guān)物理量

偏振光通過一些介質(zhì)后，其振動方向相對原來的振動方向會發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的這個角度叫旋光度，旋光度與介質(zhì)的濃度、長度、折射率等因素有關(guān)。測量旋光度的大小，就可以知道介質(zhì)相關(guān)物理量的變化 。

生物生理機(jī)能

人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支單眼、兩支復(fù)眼，每個復(fù)眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標(biāo)來判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。

再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航，因而不會迷路。

LCD液晶屏

LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個列有細(xì)槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直（相交成90度）。也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個電壓時，分子便會重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。

LCD是依賴極化濾光器（片）和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。

LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光器后，會被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個濾光器擋住。總之，不加電將光線射出，加電則使光線阻斷。

醫(yī)療

運(yùn)動性疼痛——各種亞急性慢性肌肉痛和關(guān)節(jié)痛；各種骨關(guān)節(jié)退行性病變所致的疼痛：頸椎病、肩周炎、肱骨外上髁炎；腰椎間盤突出癥、膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、足跟痛與足底痛及各種關(guān)節(jié)炎等；

紅外偏振光治療的特點(diǎn)：

①無損傷，②無痛苦，③無感染危險，④治療時間短，⑤無副作用及并發(fā)癥，⑥適應(yīng)范圍廣，⑦作為神經(jīng)阻滯的輔助療法或替代療法。

偏振光可用于對藥物有變態(tài)反應(yīng)的高齡、出血性疾病等不宜神經(jīng)阻滯的患者?？膳c各種藥物療法并用。操作者無須較高的醫(yī)療技術(shù)，在醫(yī)師指導(dǎo)下護(hù)士即可完成局部普通照射操作。

激光是單色線性偏振光，紅外偏振光是寬譜橢圓偏振光，類似于不同波段低功率激光的復(fù)合應(yīng)用。試驗(yàn)證明，不同波段激光復(fù)合應(yīng)用的療效多優(yōu)于單一激光。

分子的手性和旋光活性

當(dāng)分子中的一個碳原子與四個不同的基團(tuán)連接時，這個化合物可能有兩種不同的排列方式。

如圖1可知，以上兩個分子在空間不能重疊，它們并不是同一種化合物，

這兩個構(gòu)型化合物的不同表現(xiàn)在對平面偏振光的不同影響。手性實(shí)際上是指兩個化合物互為實(shí)物與鏡像關(guān)系，不能重合的性質(zhì)。

旋光活性：使偏振光的振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。具有手性的分子具有旋光活性。見圖2。

同分異構(gòu)現(xiàn)象的分類

分子的同分異構(gòu)現(xiàn)象可以分為兩類：構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)。構(gòu)造異構(gòu)又可以分為碳鏈異構(gòu)，位置異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)；立體異構(gòu)可以分為構(gòu)型異構(gòu)和構(gòu)象異構(gòu)；其中，構(gòu)型異構(gòu)又可以分為順反異構(gòu)（幾何異構(gòu)）和對映異構(gòu)（旋光異構(gòu)）。

旋光度和比旋光度

由物質(zhì)的旋光性可以將物質(zhì)分為兩類：一類是可以使平面偏振光振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，叫做旋光性物質(zhì)；另一類是是不能使平面偏振光振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，是非旋光性物質(zhì)。

旋光物質(zhì)使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度叫做旋光度，以“α”表示。順時針，表示右旋，用 表示；逆時針，表示左旋，用-表示。但旋光度α受到溫度，光源，濃度等的影響，因此，用另一個量來描述物質(zhì)的旋光性，即比旋光度。比旋光度一般用[a]表示，即單位濃度和單位長度下的旋光度，是旋光物質(zhì)的特征物理常數(shù)。在實(shí)際工作中，常常可以用不同長度的旋光管和不同的樣品濃度測定某物質(zhì)溶液的旋光度α，并按下式進(jìn)行換算得出該物質(zhì)的比旋光度[α]。

[α] = 100α/ l* C

式中：C--溶液的濃度（g/100mL）；l--旋光管長度（dm）。

若被測物質(zhì)是純液體，則按下式進(jìn)行換算。

[α] = α/ l* ρ

式中：ρ--液體的密度。

除此之外，有的文獻(xiàn)采用分子比旋光度m來表示物質(zhì)的旋光性質(zhì)。分子比旋光度與比旋光度的換算公式如下：

[m]=（[α]*相對分子質(zhì)量）\100

旋光性物質(zhì)的旋光度和旋光方向可用旋光儀進(jìn)行測定。因偏振光的波長和測定時的溫度對比旋光度也有影響，故表示比旋光度時，還要把溫度及光源的波長標(biāo)出，將溫度寫在[α]的右上角，波長寫在右下角。溶劑對比旋光度也有影響，故也要注明所用溶劑。例如某物質(zhì)的比旋光度為：[α]20D = 98.3（C=1,CH3OH），這說明該物質(zhì)的比旋光度為右旋98.3，測定時的溫度為20℃，使用D鈉光，溶劑為甲醇，溶液濃度為1%。

人類對偏振光的感知能力，是因?yàn)橛幸环N叫做葉黃素的化學(xué)物質(zhì)，在視網(wǎng)膜上一個叫做黃斑的區(qū)域，呈同心圓樣排列著。葉黃素在自然界中廣泛存在，分子結(jié)構(gòu)纖細(xì)苗條。這種貌似普通的化學(xué)物質(zhì)，有著一種特殊的光學(xué)性質(zhì)：當(dāng)它的長軸和偏振光振動方向平行，葉黃素將會吸收射入光線中的藍(lán)光。

這樣，經(jīng)過B區(qū)域的葉黃素的過濾，顯示器散發(fā)的垂直白色偏振光，將以黃色——藍(lán)色的互補(bǔ)色——投射在視網(wǎng)膜感光細(xì)胞上。因此看到兩把水平黃刷子。而垂直部分（A區(qū)域），一切照常，但是由于心理性成像（psychological vision），這部分將形成更是微弱難辨的藍(lán)色刷子。大部分人經(jīng)過“看刷子訓(xùn)練”，都可以看到這個微弱的影像 。

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(nèi)，這種光稱為線偏振光（或平面偏振光)。你可以通過一個實(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，繩子產(chǎn)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(dāng)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(shí)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(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，其不同的是被動接收所以也被稱為屬于被動式3D技術(shù)，輔助設(shè)備方面的成本較低，但對輸出設(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(jīng)過一個橫偏振片過濾，得到橫偏振光，右邊鏡頭的影像經(jīng)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(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。