什麼是光偏振及其實際應用

偏振光的傳播方式與標準光不同。它是很久以前發現的，用於物理實驗和日常生活中進行一些測量。要了解偏振現象並不難，它可以讓您了解一些設備的工作原理，並找出為什麼在某些條件下光不會像往常一樣傳播。

比較沒有和有偏光濾鏡的照片，在第二種情況下幾乎沒有眩光。

什麼是光偏振

光的偏振證明光是橫波。也就是我們說的一般是電磁波的極化，光是其中的一種，其性質服從一般規律。

極化是橫波的特性，其振盪矢量總是垂直於光或其他物體的傳播方向。也就是說，如果將具有相同偏振矢量的光線隔離開來，就會出現偏振現象。

大多數情況下，我們在我們周圍看到非偏振光，因為它的強度矢量在所有可能的方向上移動。為了使它極化，我們將它通過一種各向異性的介質，它會切斷所有的振動，只留下一個。

普通光和偏振光的比較。

誰發現了這種現像以及它證明了什麼

有問題的概念首先由著名的英國科學家使用 И.牛頓在 1706 年。.但另一位研究人員解釋了它的性質。 詹姆斯麥克斯韋。.那時，光波的性質還不為人所知，但隨著各種事實和各種實驗結果的積累，越來越多的關於電磁波橫向性質的證據出現了。

第一個在這方面進行實驗的是荷蘭探險家 惠更斯，1690 年。.他讓光線穿過一塊冰島長石，結果他發現了光束的橫向各向異性。

法國研究人員獲得物理學中光偏振的第一個證據 Э.海棠.他用了兩片碧璽，最終推導出了以他命名的定律。通過大量實驗，證明了光波的橫向性質，這有助於解釋它們的性質和傳播特性。

光的偏振是從哪裡來的，怎麼自己弄

我們看到的大部分光都不是偏振的。太陽， 人造光源 - 具有在不同方向上振蕩的矢量的光在各個方向上傳播，沒有任何限制。

偏振光在穿過可能具有不同特性的各向異性介質後出現。這種介質消除了大部分振動，只留下一個，它提供了所需的效果。

大多數情況下，晶體充當起偏器。雖然過去主要使用天然材料（例如電氣石），但現在有許多人造來源的變體。

偏振光也可以通過任何電介質的反射獲得。這個想法是，當一個 光通量 在兩種介質的交界處，它被折射了。這可以通過將鉛筆或管子放入一杯水中很容易地看到。

該原理用於偏光顯微鏡。

在光的折射現像中，一些光線是偏振的。這種影響的程度取決於位置 光源 以及光線相對於折射位置的入射角。

關於獲得偏振光的方式，無論條件如何，都使用三個選項之一：

1. 尼古拉斯棱鏡。.以蘇格蘭探險家尼古拉斯·威廉命名，他於 1828 年發明了它。他進行了很長時間的實驗，11 年後才獲得了一個成品，至今仍以不變的形式使用。
2. 電介質的反射.在這裡找到最佳入射角並考慮入射角的程度非常重要 折射的 （兩種介質的透射率差異越大，光線折射的越多）。
3. 使用各向異性介質.為此目的，通常選擇具有合適特性的晶體。如果光通量指向它們，則可以在輸出端觀察到平行分離。

兩種電介質界面處的反射和折射使光發生偏振

這種光學現像是由蘇格蘭物理學家發現的 ...大衛布魯斯特在 1815 年....他推導出的定律顯示了在一定的光入射角下兩種電介質的指數之間的關係。如果選擇條件，從兩種介質的界面反射的光線將在垂直於入射角的平面內偏振。

布魯斯特定律的例證。

研究人員指出，折射光束在入射平面內也部分偏振。並非所有的光都被反射，其中一些進入折射光束。 布魯斯特角 是角度 反射光 完全極化。反射光線和折射光線相互垂直。

要了解這種現象的原因，我們需要知道以下幾點：

1. 在任何電磁波中，電場的振動總是垂直於其運動方向。
2. 該過程分為兩個階段。首先，入射波引起介電分子的攪動；第二，有折射波和反射波。

如果您在實驗中使用單片石英或其他合適的礦物， 強度 平面偏振光 會很小（大約為總強度的 4%）。但是如果你使用一堆板，你可以實現性能的顯著提升。

順便一提！ 布魯斯特定律也可以使用菲涅耳公式導出。

晶體對光的偏振

普通電介質是各向異性的，光照射它們的特性主要取決於入射角。晶體具有不同的特性；當光線落在它們上面時，可以觀察到光線的雙折射效應。這表現在：通過結構時，會形成兩條折射光線，它們的方向不同，速度也不同。

大多數情況下，單軸晶體用於實驗。其中的一束折射光束遵循標准定律，被稱為普通光束。第二束形成不同，它被稱為非凡的，因為它的折射特性不符合通常的佳能。

這就是圖中雙折射的樣子。

如果旋轉晶體，普通光束將保持不變，而非凡光束將圍繞圓周移動。方解石或冰島長石最常用於實驗，因為它們非常適合研究。

順便一提！ 如果你透過水晶看周圍的環境，所有物體的輪廓都會分叉。

基於晶體實驗。 艾蒂安·路易斯·馬魯斯 (Etienne Louis Malus) 於 1810 年制定了一項法律 1810年，以他的名字命名。他推導出線性偏振光通過由晶體製成的偏振器後的清晰關係。光束通過晶體後的強度與入射光束的偏振面和濾光片之間形成的夾角餘弦的平方成正比減小。

視頻課程：光的偏振，11 年級物理。

光偏振的實際應用

所討論的現像在日常生活中的使用比看起來要頻繁得多。對電磁波傳播規律的了解有助於製造各種設備。主要選項如下：

1. 相機專用偏光濾鏡可讓您在拍照時擺脫眩光。
2. 駕駛員經常使用具有這種效果的眼鏡，因為它們可以消除迎面而來的車頭燈上的眩光。結果，即使是遠光燈也不會使駕駛員眩目，從而增加了安全性。
   沒有眩光是由於偏振效應。
3. 地球物理學中使用的設備可以讓您研究雲團的特性。它還用於研究陽光穿過雲層時的偏振特性。
4. 用偏振光拍攝太空星雲的特殊裝置有助於研究那裡產生的磁場的特性。
5. 所謂的光彈性方法用於機械工程。在它的幫助下，您可以清楚地確定節點和零件中出現的應力參數。
6. 設備 用來 在戲劇場景的創作以及音樂會的裝飾中。另一個應用領域是陳列櫃和展台。
7. 確定一個人的血糖水平的設備。它們通過確定偏振平面的旋轉角度來工作。
8. 食品工業中的許多企業使用能夠確定特定溶液濃度的設備。還有一些設備可以通過使用偏振特性來監測蛋白質、糖和有機酸。
9. 3D 電影攝影正是通過使用本文討論的現象來實現的。

順便一提！ 熟悉的液晶顯示器和電視也基於偏振通量工作。

對極化基本特徵的了解使我們能夠解釋發生在我們周圍的許多影響。這種現像也廣泛應用於科學、技術、醫學、攝影、電影攝影等許多領域。