淺談偏振光的產(chǎn)生及其應(yīng)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(dòng)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(fā)現(xiàn)與人類(lèi)技術(shù)的發(fā)展，使得偏振光開(kāi)始廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：偏振光 原理 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）12-0-01

前言

光是一種生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，由于現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)理論的不斷完善，我們發(fā)現(xiàn)光是一種具有波粒二象性的物理現(xiàn)象。從電磁波角度分析，光是橫波，它的振動(dòng)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(dòng)，這種振動(dòng)方式被稱(chēng)作光波的偏振態(tài)。隨著偏振光技術(shù)的發(fā)展，它在人們的生產(chǎn)生活中被廣泛應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)偏振光產(chǎn)生的原理進(jìn)行分析，介紹現(xiàn)今社會(huì)較為常見(jiàn)的偏振光的應(yīng)用。

一、偏振光的原理及其定義

光由光源發(fā)出，不需要任何傳播介質(zhì)就可以向各個(gè)方向傳播，它可以用來(lái)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(dòng)能夠朝著不同方向振蕩的性質(zhì)。電磁波、引力波都會(huì)展示出偏振現(xiàn)象。

從光源不同的角度分類(lèi)，光可以分為自然光和偏振光。自然光：光振動(dòng)的振幅方向在垂直于光波的傳播方向上，既有時(shí)間分布的均勻性，又有空間分布的均勻性，簡(jiǎn)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(chēng)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(gè)固定的方向振動(dòng)時(shí)，這種光稱(chēng)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(gè)振動(dòng)面內(nèi)，故線偏振光也稱(chēng)平面偏振光，簡(jiǎn)稱(chēng)偏振光，如圖2所示。

二、偏振光的分類(lèi)

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(diǎn)的軌跡為直線，即光矢量只沿著一個(gè)確定的方向振動(dòng)，其大小隨相位變化、方向不變，稱(chēng)為線偏振光[2]。2.橢圓偏振光。光矢量端點(diǎn)的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時(shí)間有規(guī)律的變化。3.圓偏振光。光矢量端點(diǎn)的軌跡為一圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小不變，但方向隨時(shí)間有規(guī)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(dòng)方向的光矢量，但光振動(dòng)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(chǎn)生方法

方法一：通過(guò)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?？刹捎镁哂羞x擇吸收的偏振片產(chǎn)生平面偏振光。方法二：使用偏振片產(chǎn)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(qiáng)的微粒晶體在透明膠層中作有規(guī)則排列而制成的，它允許透過(guò)某一電矢量振動(dòng)方向的光（此方向稱(chēng)為偏振化方向），而吸收與其垂直振動(dòng)的光，即具有二向色性. 因此自然光通過(guò)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(yīng)用

由于人們對(duì)偏振光認(rèn)識(shí)的不斷完善，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，偏振光在我們的生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.觀看立體電影

在拍攝立體電影時(shí)，用兩個(gè)攝影機(jī)，兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛，它們同時(shí)分別拍下同一物體的兩個(gè)畫(huà)像，放映時(shí)把兩個(gè)畫(huà)像同時(shí)映在銀幕上。如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫(huà)面，就可以使觀眾得到立體感。為此，在放映時(shí)，兩個(gè)放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一個(gè)偏振片，兩個(gè)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(jī)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(jī)上的偏振化方向相同，這樣，銀幕上的兩個(gè)畫(huà)面分別通過(guò)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(jī)能

人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲(chóng)的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支單眼、兩支復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定太陽(yáng)的方位，然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類(lèi)引到它所找到的花叢。再如在沙漠中，如果不帶羅盤(pán)，人是會(huì)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(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。

3.醫(yī)療

運(yùn)動(dòng)性疼痛——各種亞急性慢性肌肉痛和關(guān)節(jié)痛；各種骨關(guān)節(jié)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(pán)突出癥、膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、足跟痛與足底痛及各種關(guān)節(jié)炎等；偏振光可用于對(duì)藥物有變態(tài)反應(yīng)的高齡、出血性疾病等不宜神經(jīng)阻滯的患者，可與各種藥物療法并用。并且操作者無(wú)須較高的醫(yī)療技術(shù)，在醫(yī)師指導(dǎo)下即可完成局部普通照射操作。

五、總結(jié)

從上文所述的偏振光在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中，不難看出偏振光的產(chǎn)生及其應(yīng)用在我們的生活中扮演著至關(guān)重要的角色。為了對(duì)偏振光有一個(gè)基本的了解，我們先概括性的介紹了偏振光的基本概念，簡(jiǎn)單闡述了偏振光和自然光的特點(diǎn)，隨后具體討論了偏振光學(xué)的分類(lèi)以及其產(chǎn)生方法?？傊?，利用光的偏振而應(yīng)用于我們的生產(chǎn)生活的例子不計(jì)其數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 偏振光 百度百科 引用日期：2017-08-23

[2]談?wù)勂窆獾漠a(chǎn)生及其應(yīng)用 http：//www.docin.com/p-304472633.html 引用日期：2017-8-23

[3]偏振光的應(yīng)用 百度百科 引用日期：2017-08-23endprint