偏振光與自然光的區(qū)別
發(fā)布時(shí)間：
2024-02-20
光是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動(dòng)方向和光波前進(jìn)方向組成的平面叫做振動(dòng)面，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。通常光源發(fā)出的光，它的振動(dòng)面不只限于一個(gè)固定方向而是在各個(gè)方向上均勻散布的。這種光叫做自然光。光的偏振性是光的橫波性的最直接，最有力的證據(jù)，光的偏振現(xiàn)象能夠借助于實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行觀看，P一、P2是兩塊一樣的偏振片。通過一片偏振片p1直接觀看自然光（如燈光或陽光），透過偏振片的光盡管變成了偏振光，但由于人的眼睛沒有分辨偏振光的能力，故無法發(fā)覺。若是咱們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，就可發(fā)覺透射光的強(qiáng)度隨著P2轉(zhuǎn)動(dòng)而顯現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)變，而且每轉(zhuǎn)過90°就會(huì)重復(fù)顯現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度從最大慢慢減弱到最暗；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)P2那么光強(qiáng)又從接近于零慢慢增強(qiáng)到最大。由此可知，通過P1的透射光與原先的入射光性質(zhì)是有所不同的，這說明經(jīng)P1的透射光的振動(dòng)對(duì)傳播方向不具有對(duì)稱性。自然光通過偏振片后，改變成為具有必然振動(dòng)方向的光。這是由于XP-800P偏振片中存在著某種特點(diǎn)性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只許諾平行于偏振化方向的振動(dòng)通過，同時(shí)吸收垂直于該方向振動(dòng)的光。通過偏振片的透射光，它的振動(dòng)限制在某一振動(dòng)方向上,咱們把第一個(gè)偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光變成偏振光，可是人的眼睛不能分辨偏振光。必需依托第二片偏振片P2去檢查。旋轉(zhuǎn)P2，當(dāng)它的偏振化方向與偏振光的偏振面平行時(shí)，偏振光可順利通過，這時(shí)在P2的后面有較亮的光。當(dāng)P2的偏振方向與偏振光的偏振面垂直時(shí)，偏振光不能通過，在P2后面也變暗。第二個(gè)XP-800P偏振片幫忙咱們分辨出偏振光，因此它也稱為“檢偏器”。
光波是橫波，即光波矢量的振動(dòng)方向垂直于光的傳播方向。通常，光源發(fā)出的光波，其光波矢量的振動(dòng)在垂直于光的傳播方向上作無規(guī)那么取向，但統(tǒng)計(jì)平均來講，在空間所有可能的方向上，光波矢量的散布可看做是機(jī)遇均等的，它們的總和與光的傳播方向是對(duì)稱的，即光矢量具有軸對(duì)稱性、均勻散布、各方向振動(dòng)的振幅相同，這種光就稱為自然光。 偏振光是指光矢量的振動(dòng)方向不變，或具有
某種規(guī)則地變化的光波。按照其性質(zhì),偏振光又可分為平面偏振光（線偏振光）、圓偏振光和橢圓偏振、部分偏振光幾種。如果光波電矢量的振動(dòng)方向只局限在一確定的平面內(nèi)，則這種偏振光稱為平面偏振光，因其電矢量的末端軌跡在傳播過程中為一直線，故又稱線偏振光。如果光波電矢量隨時(shí)間作有規(guī)則地改變，即電矢量末端軌跡在垂直于傳播方向的平面上呈圓形或橢圓形,則稱為圓偏振光或橢圓偏振光。如果光波電矢量的振動(dòng)在傳播過程中只是在某一確定的方向上占有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種偏振光就稱為部分偏振光。
1．自然光
振動(dòng)方向隨機(jī)，相對(duì)于波矢對(duì)稱，疊加是按強(qiáng)度進(jìn)行疊加。
可沿任意方向正交分解，在任一方向的強(qiáng)度為總強(qiáng)度之半。
自然光是大量原子同時(shí)發(fā)出的光波的集合。其中的每一列是有一個(gè)原子發(fā)出的，有一個(gè)偏振方向
和位相，但光波之間是沒有任何關(guān)系的。所以，他們的集合，就是在各個(gè)方向振動(dòng)相等、位相差隨機(jī)
的自然光。
在直角坐標(biāo)系中，一列與X軸夾角為θ的光，在X方向的振幅為
，由于各個(gè)光波在X
方向總強(qiáng)度是光強(qiáng)相加，故有
同理
而總光強(qiáng)
，故
2．平面偏振光（線偏振光）
只包括單一振動(dòng)方向的電矢量。
在任一方向的光強(qiáng)
，馬呂斯定律。
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用偏振片能夠取得平面偏振光。
消光比=最小透射光強(qiáng)/最大透射光強(qiáng)
3．部份偏振光
介于自然光和線偏光之間。
偏振度=（IMAX-IMIN）/（IMAX+IMIN）
4．圓偏振光
電矢量端點(diǎn)軌跡的投影為圓。
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每一時(shí)刻的電矢量能夠分解為振幅相等、位相差為π/二、彼此垂直的振動(dòng)。
迎著光的傳播方向觀看。
用偏振片查驗(yàn)，圓偏光相同。
5．橢圓偏振光
電矢量端點(diǎn)軌跡的投影為橢圓。每一時(shí)刻的電矢量可分解為
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橢圓長(zhǎng)軸或短軸余坐標(biāo)軸的夾角
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自然光
1．一般光源中各個(gè)分 子或原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是隨機(jī)的，發(fā)光進(jìn)程又是間歇的，他們發(fā)出的光是彼此獨(dú)立的，從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上來講，相應(yīng)的光振動(dòng)將在垂直于光速的平面上遍及所有可 能的方向，而且所有可能的方向上相應(yīng)光矢量的振幅（光強(qiáng)度）都是相等的。咱們把“在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)沿各方向振動(dòng)的光矢量呈對(duì)稱散布”的光就稱為 自然光。
2．任何取向的一個(gè)光矢量都可分解為兩個(gè)相互垂直方向上的分量。
3．由于自然光的對(duì)稱性，所有取向 的光矢量在這兩個(gè)方向上的分量的時(shí)間平均值彼此相等。因此自然光可分解為兩個(gè)任意垂直方向上的、振幅相等的獨(dú)立分振動(dòng)，它們的相位之間沒有固定的關(guān)系，不 能把它們疊加成一個(gè)具有某一方向的合矢量，兩者的光強(qiáng)度各等于自然光總光強(qiáng)度的一半。
4．自然光的表示方法如下圖所示。圖中用短線和點(diǎn)子分別表示在紙面內(nèi)和垂直于紙面的光振動(dòng)。
線偏振光
1． 光矢量只沿某一固定方向振動(dòng)的光為線偏振光（演示）。偏振光的振動(dòng)方向與傳播方向組成的平面稱為振動(dòng)面。線偏振光也可稱為完全偏振光或平面偏振光，有時(shí)也簡(jiǎn)稱偏振光。光的偏振的特性，說明了光不僅是一種波，而且是橫波。
2． 線偏振光也能夠用傳播方向相同、相位相同或相差、振動(dòng)彼此垂直的兩列光波的疊加描述。
部份偏振光
1． 部份偏振光在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)沿各方向振動(dòng)的光矢量都有，但振幅不對(duì)稱，在某一方向振動(dòng)較強(qiáng)，而與它垂直的方向上振動(dòng)較弱。（見部份偏振光一）
2． 部分偏振光的光矢量可分解為兩個(gè)振幅不等、振動(dòng)相互垂直的獨(dú)立分振動(dòng)。（見部分偏振光二）。
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