关于光的偏振介绍

[拼音]：guang de pianzhen

[外文]：polarization of light

光的电矢量的振动方向不变，或电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆的现象。

光的偏振是I.牛顿在1704～1706年间引入光学中的。然而，更早就有人研究过偏振所产生的现象。例如，E.巴托林在1669年曾发现晶体中的双折射，C.惠更斯在1678～1690年间从理论上作了说明。光的偏振这一术语是E.－L.马吕斯在1808年首先提出的，马吕斯、J.-B.毕奥、A.-J.菲涅耳、D.F.J.阿喇戈和D.布儒斯特等人对偏振的效应进行了广泛的研究。最后，J.C.麦克斯韦在1865～1873年间建立的光的电磁理论，才从本质上说明了偏振现象。

电磁波的理论及实验证明，光是一种横波。所谓横波就是指电场及磁场的振动方向垂直于光的传播方向。图1中x为电场方向，以矢量E表示，y为磁场方向，以矢量H表示。由于E与H是同步而相伴出现的，所以在表达时，从二者任择其一即可。如图1所示是一偏振光，其电矢量限在x方向振动，故名线偏振光。又由于E限在xz平面内振动，故又名平面偏振光。平面xz称偏振面，又是E的振动面。在早期的书籍中，对偏振的问题没有弄清楚，曾规定偏振面垂直于振动面。现在有很多书籍上，把振动面和偏振面等同起来，这是合理与方便的，本条采用等同的规定。

除平面偏振光外，还有椭圆偏振光与圆偏振光。这两种偏振光的电矢量的末端在垂直于传播方向的xy平面上的轨迹是圆或椭圆。图2所示，为圆偏振光。面对光束方向观察，顺时针转的称右旋圆（或椭圆）偏振光，逆时针的称左旋圆（或椭圆）偏振光。

自然光如灯光、太阳光等都是非偏振光。由于一般光源的发光机制是由为数众多的电子、原子或分子等的自发辐射。它们之间，除了相距很近的以外，无论在发光的前后次序（位相）、振动的取向和大小（偏振和振幅），以及发光的持续时间（波列的长短），都相互独立。所以在垂直传播方向的平面上，几乎各个方向都有大小不等、前后参差不齐而变化很快的电矢量振动。但按统计平均来说，无论哪一个方向的振动都不比其他方向占优势。

自然光中任何一个方向的偏振，都可以分解在某两个相互垂直的方向上的偏振，它们在每个方向上的时间平均值是相等的。但是由于这两个分量是相互独立的，没有固定的位相关系，所以不能合成为一个平面偏振光。

一般以代表自然光，以代表纸面内偏振的平面偏振光，以代表垂直纸面的平面偏振光。以代表圆或椭圆偏振光。

最简单的应用为在照相机这一类仪器的物镜前，加一片双色性微晶制的偏振片。一般反射光，如湖面或平滑的路面上的反射光，不在偏化角反射方向的光，是部分偏振光。把加在物镜前的偏振片的透过平面转到垂直反射光的振动方向，则可大大减弱反射光，能使湖面上的物体拍摄得更清楚。如反射光正好在偏化角方向，则可完全消除反射光。用作这类的偏振片，称偏振滤光片。

立体电影片是用左右两个物镜分别摄取与人眼观察到相似的左右两幅景物的图像。放映时在放映机两个物镜前，分别加上偏振相互垂直的偏振滤光片，然后投射到银幕上。观者亦戴上偏振相互垂直的一副偏光眼镜，使左眼只能看到左边放映物镜投射到银幕上的画面，而右眼只能看到右边放映的物镜投射到幕上的画面，两者在大脑中汇合，产生立体感。

旋光仪是测量物质旋光性的仪器，当然用偏光显微镜也能测出一些晶体的放光性。而旋光仪则着重在测液体或溶液的旋光性，测出平面偏振光通过长约10cm的两端透光的液体管后偏振面的旋转角度。

应用偏振光可消除在夜间行车时汽车头灯耀眼灯光对迎面汽车司机的影响。方法是把偏振片加在汽车头灯上，同时亦加在汽车挡风玻璃上。由于两偏振片的偏振方向都和地面成45°角，使有同样装置的迎面来车的偏振光的偏振面正好与自己的挡风玻璃上的偏振片的偏振互相正交，这样，司机就看不到或看到较弱的迎面来的汽车头灯光，大大减弱了耀眼的程度。

其他应用见光测d性仪、偏振光的干涉。