偏振光及其應用

金仲輝

中學生龍龍問：“偏振光是一種什么樣的光，它有什么應用？”

要回答這個問題，首先要從光的特征談起，光是一種波，我們將振動方向與傳播方向垂直的波稱為橫波，而光正是一種橫波，假設光水平向右傳播。用S來表示向右傳播的光，在同一時間，光沿垂直于S各個方向的振動是均勻分布的（如圖1），太陽光、燃燒產生的光和日常的燈光都具有上述的特點，這類光我們稱為自然光。

我們再來分析介紹偏振片，它是用人工方法制造的一種薄片，薄片內嵌有一種對光具有很強的吸收選擇性的微粒晶體，在制造中使它們有規則地排列，它允許某一振動方向的光透過而吸收其他振動方向的光，因此，一束自然光通過偏振片P后，透射光就成為僅在某一方向振動的光，如圖2，我們稱這種光為線偏振光。

如果令一束自然光通過兩個偏振片P₁和P₂，如圖3，如上所說，通過P₁后的光為線偏振光，現令P₂繞著傳播方向旋轉，我們可觀察到光強是變化的，當P₂的透光方向和P₁的平行時，光強最強，當P₂的透光方向和P₁的透光方向垂直，光強最弱（若是理想的偏振片，光強為零）。

正因為光偏振現象的這種物理特性，所以它有著極為廣泛的應用，例如，甲汽車駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩常裝有偏振片，而且規定它們的透光方向一致并與水平面成45°角，于是司機從前窗能夠看到自己車燈發出的光，當對面有乙車駛來時，由于乙車燈發出的偏振光也是與水平面成45°角，剛好與甲車前窗玻璃的偏振方向成90°角，被偏振片過濾，因此甲車司機幾乎看不見對面乙車的燈光，這樣保證了行車的安全。

此外，線偏振光通過糖溶液后，它的振動方向會發生偏轉，偏轉角度大小和它經過的糖溶液的濃度有關，可以利用這個性質測量糖的濃度，測定含糖量大小的糖度計就是建立在上述原理基礎上的，利用光偏振現象，我們還可測定蛋白質的二級結構和化學分子的結構等。

責任編輯：林洋endprint