基本介紹
- 中文名：光學偏振法
- 外文名：Optical polarization method
- 所屬學科：光學
- 類型：平面偏振光，線偏振光
內容簡介,自然光和偏振光,線偏振光的獲得和檢驗,
內容簡介
干涉和衍射是各種波動都具有的現象，無論是縱波還是橫波，都會產生干涉和衍射。因此，我們常常根據干涉或衍射是否能發生來鑑別某種物質或某種運動形式是否具有波動性質。但是，由衍射和干涉的現象無法鑑別某種波動是縱波還是橫波。縱波和橫波的區別表現在另一類現象上，即偏振現象。
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，並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向前傳播。
縱波與此不同。縱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，縱波的振動對於波的傳播方向是軸對稱的，橫波的振動對於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。
自然光和偏振光
電矢量的振動只限於某一確定平面內的光叫做平面偏振光。由於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)表示電矢量垂直於圖面的平面偏振光，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)中的振動面垂直於圖面，在圖1(b)中的振動面平行於圖畫。
光波是橫波，具有偏振性，然而通常光源發出的光卻不能直接顯示偏振現象。這是因為通常所用的光源包含為數眾多的原子和分子，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射所發出的光波都是偏振的，它們的電振動都有確定的方向。但是由於普通的光源中各個原子或分子的發光都是各自獨立的，它們發出的光的振動在各個方向上都有，不存在某個優先的振動方向。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，並不顯示偏振性。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，由於自然光中各電矢量之間無固定的相位關係，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，在垂直於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目不等的點子和短線表示。
圖1
線偏振光的獲得和檢驗
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。自然光透過偏振片後，透射光即變為偏振光。
自然光通過起偏振器後，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，然後進入眼睛。當我們以光線傳播的方向為軸旋轉檢偏振器時將會發現，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，只是它們在這裡所起的作用不同。後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．廣泛套用於立體電影、立體電視、自動調光等許多方面。
圖2
