淺談偏振光的產生及其應用

康澤源

摘 要：偏振光是光波的一種，而光具有波粒二象性，是一種電磁波，電磁波是一種橫波。光的振動面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或線偏振光。由于光的這種特性的發現與人類技術的發展，使得偏振光開始廣泛應用于生產生活的各個方面。

關鍵詞：偏振光 原理 應用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）12-0-01

前言

光是一種生活中常見的物理現象，由于現今科學技術的發展，光學理論的不斷完善，我們發現光是一種具有波粒二象性的物理現象。從電磁波角度分析，光是橫波，它的振動方向與傳播方向相互垂直。光矢量在垂直于波線的平面做二維振動，這種振動方式被稱作光波的偏振態。隨著偏振光技術的發展，它在人們的生產生活中被廣泛應用。本文通過對偏振光產生的原理進行分析，介紹現今社會較為常見的偏振光的應用。

一、偏振光的原理及其定義

光由光源發出，不需要任何傳播介質就可以向各個方向傳播，它可以用來傳遞能量、信息等。由于光是一種特殊的電磁波，它具有電磁波所擁有的各種屬性，偏振性就是其中之一。偏振（polarization）指的是波動能夠朝著不同方向振蕩的性質。電磁波、引力波都會展示出偏振現象。

從光源不同的角度分類，光可以分為自然光和偏振光。自然光：光振動的振幅方向在垂直于光波的傳播方向上，既有時間分布的均勻性，又有空間分布的均勻性，簡而言之就是光矢量存在不同的方向，但均是垂直于光的傳播方向的，具有這種特性的光就被稱作自然光[1]，如圖1所示；

偏振光：如果光波的光矢量的方向始終不變，只沿一個固定的方向振動時，這種光稱為線偏振光或完全偏振光。因線偏振光中沿傳播方向各處的光矢量都在同一個振動面內，故線偏振光也稱平面偏振光，簡稱偏振光，如圖2所示。

二、偏振光的分類

偏振光從總體上可分為完全偏振光和部分偏振光。完全偏振光：1.線偏振光。光矢量端點的軌跡為直線，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[2]。2.橢圓偏振光。光矢量端點的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉，其大小、方向隨時間有規律的變化。3.圓偏振光。光矢量端點的軌跡為一圓，即光矢量不斷旋轉，其大小不變，但方向隨時間有規律地變化。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。

三、常用的偏振光產生方法

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。可采用具有選擇吸收的偏振片產生平面偏振光。方法二：使用偏振片產生偏振光。偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使選擇性吸收很強的微粒晶體在透明膠層中作有規則排列而制成的，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。

四、偏振光的應用

由于人們對偏振光認識的不斷完善，科學技術不斷發展，偏振光在我們的生產生活中得到了廣泛的應用。

1.觀看立體電影

在拍攝立體電影時，用兩個攝影機，兩個攝影機的鏡頭相當于人的兩只眼睛，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，兩個放像機每個放像機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。[3]

2.生物生理機能

人的眼睛對光的偏振狀態是不能分辨的，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、兩支復眼，每個復眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可以準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航，因而不會迷路。

3.醫療

運動性疼痛——各種亞急性慢性肌肉痛和關節痛；各種骨關節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、膝關節骨性關節炎、足跟痛與足底痛及各種關節炎等；偏振光可用于對藥物有變態反應的高齡、出血性疾病等不宜神經阻滯的患者，可與各種藥物療法并用。并且操作者無須較高的醫療技術，在醫師指導下即可完成局部普通照射操作。

五、總結

從上文所述的偏振光在各個領域的廣泛應用中，不難看出偏振光的產生及其應用在我們的生活中扮演著至關重要的角色。為了對偏振光有一個基本的了解，我們先概括性的介紹了偏振光的基本概念，簡單闡述了偏振光和自然光的特點，隨后具體討論了偏振光學的分類以及其產生方法。總之，利用光的偏振而應用于我們的生產生活的例子不計其數。

參考文獻

[1] 偏振光 百度百科 引用日期：2017-08-23

[2]談談偏振光的產生及其應用 http：//www.docin.com/p-304472633.html 引用日期：2017-8-23

[3]偏振光的應用 百度百科 引用日期：2017-08-23endprint