摘 要：光的偏振是一種物理現(xiàn)象。隨著時(shí)代的發(fā)展，光的偏振現(xiàn)象被越來(lái)越多的人熟知和應(yīng)用。光的偏振現(xiàn)象也使得人類(lèi)對(duì)光傳播的規(guī)律理解更進(jìn)一步，是人類(lèi)在光學(xué)研究中一大突破。現(xiàn)階段，偏振光已廣泛應(yīng)用于國(guó)防，科研，生產(chǎn)和生活之中。本文對(duì)于偏振光的產(chǎn)生和應(yīng)用進(jìn)行了一定的闡述。

關(guān)鍵詞：光的偏振 偏振狀態(tài) 偏振光

一、偏振光的定義及分類(lèi)

（一）偏振光的定義

通常，光的矢量被包含在光源的所有方向上，并且它的振幅在所有可能的方向上都是相等的，這種光被稱(chēng)為自然光。而偏振光指的是其振動(dòng)方向恒定，或者是具有一定規(guī)律性的光矢量。偏振光的產(chǎn)生是由于光矢量分布不均勻。

（二）偏振光的分類(lèi)

完全偏振光：根據(jù)光波電矢量端部波前軌跡形狀的不同，偏振光大致可分為平面偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光三種類(lèi)型。平面偏振光和圓偏振光都屬于橢圓偏振光，是它的一種特殊存在形式。橢圓偏振光和圓偏振光能夠看成是具有恒定相位關(guān)系和垂直振動(dòng)方向的兩個(gè)線(xiàn)偏振光的組合。

部分偏振光：部分偏振光的偏振態(tài)相對(duì)于完全偏振光的偏振態(tài)來(lái)說(shuō)要更加復(fù)雜一些。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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，如果光振動(dòng)在某一方向更顯著，使得光的偏振態(tài)并不均勻，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生部分偏振光。不難看出，部分偏振光其實(shí)是自然光和完全偏振光的疊合。

二、常用的偏振光產(chǎn)生方法

方法一：可以通過(guò)反射、雙折射、多重折射和選擇性吸收等幾種方法來(lái)獲得平面偏振光。反射光為完全偏振光，其特征是平行于入射平面的振動(dòng)比垂直于入射平面的振動(dòng)小一些。折射光是部分偏振光。一般光學(xué)玻璃具有以上的特性。因此，利用多個(gè)平行玻璃片就可以獲得平面偏振光。

方法二：使用偏振片產(chǎn)生偏振光。偏振片可以吸收垂直振動(dòng)的光，是一種采用特殊方法制造的薄膜，它具有二色性。這意味著某些物質(zhì)可以吸收光在某一方向上的振動(dòng)，并且只允許垂直于光的振動(dòng)方向的通道。因此，可以利用偏振膜的二色性來(lái)獲得偏振光。當(dāng)自然光從偏振器穿過(guò)時(shí)，透射光變成平面偏振光。偏光片很容易制造，它是一種被廣泛使用的偏振器。

方法三：使用晶體雙折射產(chǎn)生偏振光

例如，在方解石晶體中，當(dāng)光束穿過(guò)晶體產(chǎn)生普通光和不尋常光時(shí)，雙折射就發(fā)生了。這是因?yàn)槠胀ü庾裱凵涠?，而不尋常的光并不遵循折射定律。?shí)驗(yàn)表明，普通光和非尋常光這兩種光都屬于偏振光的一種。

三、偏振光的應(yīng)用現(xiàn)狀

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。

（一）偏振光在日常生活中應(yīng)用

1、偏振光可以使人們觀(guān)看立體電影

立體膠片由兩個(gè)攝像機(jī)組成。兩個(gè)相機(jī)同時(shí)拍攝同一個(gè)物體的兩張照片，并且在顯示影片的同時(shí)在屏幕上顯示這兩幅肖像。在影片放映的時(shí)候，如果在每個(gè)投影儀鏡頭上放置偏振器，則來(lái)自?xún)蓚€(gè)投影儀的光通過(guò)偏振器并變成偏振光。此時(shí)，觀(guān)眾將由偏振器制成的眼鏡佩戴上，每只眼睛對(duì)應(yīng)的偏振器的偏振方向與相應(yīng)的投影儀的偏振方向一致。如此一來(lái)，每只眼睛只能看到相應(yīng)的偏振圖像。通過(guò)這種方式，觀(guān)眾觀(guān)看電影時(shí)，立體的感覺(jué)就會(huì)產(chǎn)生，這也就是3D電影的原理。

2、偏振光在駕駛中的應(yīng)用

汽車(chē)的前照燈和前車(chē)窗玻璃使用偏振光玻璃的話(huà)，就可以防止強(qiáng)光的照射，保障駕駛員安全駕駛。當(dāng)一輛車(chē)在夜間行駛時(shí)，前燈發(fā)出強(qiáng)烈的光，使汽車(chē)對(duì)面的司機(jī)睜大眼睛，因?yàn)樗鼈兲^(guò)刺眼。這將嚴(yán)重影響駕駛員夜間行車(chē)的安全。如果玻璃的偏振正好垂直于光的振動(dòng)，則駕駛員可以看到由汽車(chē)的光反射的物體。同時(shí)也可以避免對(duì)面汽車(chē)發(fā)出的的強(qiáng)光，使得夜間駕駛更安全。此外，在陽(yáng)光普照的日子里，司機(jī)道路或路側(cè)建筑物經(jīng)常反射的光線(xiàn)干擾。由于光是橫波，所以影響駕駛員視覺(jué)的散射光大部分在水平方向上振動(dòng)。因此戴偏光太陽(yáng)鏡來(lái)抵抗一部分散射光也是駕駛員的不二選擇，能夠給駕駛證的安全駕駛帶來(lái)一定的保障。

3、偏振現(xiàn)象在攝影中的應(yīng)用

在攝影中，為了在不同的自然條件下獲得滿(mǎn)意的照片，通常會(huì)使用不同的鏡頭或者加一個(gè)鏡片，其中有一種鏡片就是偏光鏡。偏光鏡有一個(gè)用途就是可以更好地拍攝水中的各種物體。例如，攝影師想要拍攝水中的魚(yú)，此時(shí)相機(jī)最大的問(wèn)題是水面反射的光線(xiàn)攝影師看不見(jiàn)水下的魚(yú)。在透鏡前面放置一個(gè)偏振器，攝影師將相機(jī)對(duì)準(zhǔn)海岸上大約53度，并在透鏡前面旋轉(zhuǎn)偏振器，使得偏振方向垂直于反射光的偏振平面。這能夠?qū)⒎瓷涔獾挠绊懡档阶畹?，最終得到清晰的魚(yú)的圖像。

4、液晶顯示器的使用

液晶顯示器是一種具有光偏振調(diào)制功能的信息顯示設(shè)備。它的主要結(jié)構(gòu)是兩個(gè)對(duì)齊玻璃板之間注入液晶分子，在透明電極用于施加電場(chǎng)，將改變液晶內(nèi)部分子的排列順序。由此改變液晶分子的光電性質(zhì)，從而對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。上、下玻璃基板的每一側(cè)增加偏振器，以解調(diào)輸出光強(qiáng)。光源發(fā)出的光在液晶顯示器的入射偏振片通過(guò)時(shí)，自然光就會(huì)轉(zhuǎn)變成平面偏振光。并且在沒(méi)有外部電場(chǎng)施加到液晶盒的情況下，入射偏振光會(huì)沿液晶分子的方向旋轉(zhuǎn)。顯示屏輸出暗狀態(tài)是因?yàn)椴僮髂Ｊ皆谡：诘臓顟B(tài)時(shí)，偏振光會(huì)被出口偏振器吸。由于液晶分子影響不到入射偏振光的偏振態(tài)，并且與出口偏振器穿透軸的方向保持一致。如此一來(lái)，明亮的狀態(tài)也可以通過(guò)出口偏振器形成。所以可以通過(guò)對(duì)于電壓的調(diào)整獲得明暗對(duì)比顯示的效果。

5、生物生理機(jī)能

人眼并不能直接分辨光的偏振狀態(tài)，但有些昆蟲(chóng)的眼睛對(duì)光的偏振現(xiàn)象十分的敏銳。例如，蜜蜂一共有五只眼睛，包括三只單眼和兩只復(fù)眼，并且每只眼睛上還有數(shù)以千計(jì)的小眼睛。蜜蜂的這些小眼睛可以根據(jù)太陽(yáng)的偏振來(lái)定位太陽(yáng)的方位，然后確定太陽(yáng)的方向進(jìn)行指向標(biāo)記，這樣蜜蜂就可以引導(dǎo)它的同類(lèi)到它找到的花叢所在的位置。

（二）偏振光的其他應(yīng)用

1、偏振光顯微鏡

在現(xiàn)代科學(xué)研究之中，一般的大型光學(xué)顯微鏡和一些臺(tái)式機(jī)都配備了偏振光裝置。加入這種裝置之后，就可在開(kāi)放視野、暗視野和偏振光中同時(shí)進(jìn)行觀(guān)察，獲得更為準(zhǔn)確的觀(guān)察結(jié)果。在入射光路和觀(guān)察鏡中加入偏振片，構(gòu)成顯微鏡的偏振光器件。它將來(lái)自光源的自然光轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性偏振光，并區(qū)分線(xiàn)性偏振光和金屬研磨表面，之后發(fā)射光的偏振態(tài)。

2、光彈性方法

光彈性法是偏振光在科研領(lǐng)域的又一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。當(dāng)工程構(gòu)件承受荷載時(shí)，內(nèi)應(yīng)力一般不均勻，構(gòu)件的失效總是從最大應(yīng)力所在位置開(kāi)始。對(duì)于復(fù)雜形狀的構(gòu)件，在復(fù)雜載荷作用下進(jìn)行理論分析和計(jì)算是非常困難的，甚至是不可能的。將偏振光應(yīng)用到工程構(gòu)建之中去，這為實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析提供了很大的方便。

天然方解石晶體能夠永久的進(jìn)行雙折射，這種效應(yīng)也稱(chēng)為永久雙折射。一些人工透明材料在外力作用之下具有雙折射特性，這種雙折射特性稱(chēng)為人工折射。去除外力后，如果沒(méi)有內(nèi)部應(yīng)力，雙折射將消失。利用人工雙折射材料構(gòu)成的制造構(gòu)件模型。對(duì)模型進(jìn)行了加熱和外力作用。冷卻后，外力被消除，在此基礎(chǔ)上，保持了雙折射材料模型中的應(yīng)力。模型被切成薄片。模型片放置在偏振器和偏光室之間。由于雙折射效應(yīng)，模型板在不同應(yīng)力區(qū)域的折射率不同。將產(chǎn)生光彈性條紋。在視場(chǎng)中同時(shí)出現(xiàn)兩種黑色條紋，即等色條紋和等斜條紋，分別對(duì)應(yīng)于相同的主應(yīng)力差和相同的主應(yīng)力方向。這個(gè)時(shí)候，只要對(duì)等壓線(xiàn)和等腰線(xiàn)進(jìn)行分析，就能夠得到相應(yīng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布。

總結(jié)

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之中，對(duì)于偏振光有著不計(jì)其數(shù)的應(yīng)用實(shí)例。利用好偏振光可以解決生活中的許多問(wèn)題，也能夠?yàn)槲覀兊纳a(chǎn)和生活提供巨大的方便，包括觀(guān)看3D電影以及提升駕駛員駕駛時(shí)的安全性等等。隨著時(shí)代的變遷，對(duì)于偏振光的應(yīng)用也將不斷完善和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 偏振光 百度百科

[2] 王振華，李勁松.徑向偏振光的產(chǎn)生及在現(xiàn)代光學(xué)中的應(yīng)用[J].激光雜志，2009，（1）

作者簡(jiǎn)介：李翔澤（2002—），漢族，籍貫：湖北省孝感市，武漢市第二中學(xué)。