浅谈偏振光的产生及其应用

浅谈偏振光的产生及其应用

偏振光是光波的一种，而光具有波粒二象性，是一种电磁波，电磁波是一种横波。光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。由于光的这种特性的发现与人类技术的发展，使得偏振光开始广泛应用于生产生活的各个方面。

标签：偏振光原理应用

前言

光是一种生活中常见的物理现象，由于现今科学技术的发展，光学理论的不断完善，我们发现光是一种具有波粒二象性的物理现象。从电磁波角度分析，光是横波，它的振动方向与传播方向相互垂直。光矢量在垂直于波线的平面做二维振动，这种振动方式被称作光波的偏振态。随着偏振光技术的发展，它在人们的生产生活中被广泛应用。本文通过对偏振光产生的原理进行分析，介绍现今社会较为常见的偏振光的应用。

一、偏振光的原理及其定义

光由光源发出，不需要任何传播介质就可以向各个方向传播，它可以用来传递能量、信息等。由于光是一种特殊的电磁波，它具有电磁波所拥有的各种属性，偏振性就是其中之一。偏振（polarization）指的是波动能够朝着不同方向振荡的性质。电磁波、引力波都会展示出偏振现象。

从光源不同的角度分类，光可以分为自然光和偏振光。自然光：光振动的振幅方向在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性，简而言之就是光矢量存在不同的方向，但均是垂直于光的传播方向的，具有这种特性的光就被称作自然光[1]，如图1所示；

偏振光：如果光波的光矢量的方向始终不变，只沿一个固定的方向振动时，这种光称为线偏振光或完全偏振光。因线偏振光中沿传播方向各处的光矢量都在同一个振动面内，故线偏振光也称平面偏振光，简称偏振光，如图2所示。

二、偏振光的分类

偏振光从总体上可分为完全偏振光和部分偏振光。完全偏振光：1.线偏振光。光矢量端点的轨迹为直线，即光矢量只沿着一个确定的方向振动，其大小随相位变化、方向不变，称为线偏振光[2]。2.椭圆偏振光。光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化。3.圆偏振光。光矢量端点的轨迹为一圆，即光矢量不断旋转，其大小不变，但方向随时间有规律地变化。部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，含有各种振动方向的光矢量，但光振动在某一方向更显著，不难看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的叠加。

三、常用的偏振光产生方法

方法一：通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光。可采用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光。方法二：使用偏振片产生偏振光。偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。

四、偏振光的应用

由于人们对偏振光认识的不断完善，科学技术不断发展，偏振光在我们的生产生活中得到了广泛的应用。

1.观看立体电影

在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。[3]

2.生物生理机能

人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支单眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。

3.医疗

运动性疼痛——各种亚急性慢性肌肉痛和关节痛；各种骨关节退行性病变所致的疼痛：颈椎病、肩周炎、肱骨外上髁炎；腰椎间盘突出症、膝关节骨性关节炎、足跟痛与足底痛及各种关节炎等；偏振光可用于對药物有变态反应的高龄、出血性疾病等不宜神经阻滞的患者，可与各种药物疗法并用。并且操作者无须较高的医疗技术，在医师指导下即可完成局部普通照射操作。

五、总结

从上文所述的偏振光在各个领域的广泛应用中，不难看出偏振光的产生及其应用在我们的生活中扮演着至关重要的角色。为了对偏振光有一个基本的了解，我们先概括性的介绍了偏振光的基本概念，简单阐述了偏振光和自然光的特点，随后具体讨论了偏振光学的分类以及其产生方法。总之，利用光的偏振而应用于我们的生产生活的例子不计其数。

参考文献

[1] 偏振光百度百科引用日期：2017-08-23

[2]谈谈偏振光的产生及其应用http：///p-304472633.html 引用日期：2017-8-23

[3]偏振光的应用百度百科引用日期：2017-08-23