滤光偏振片 - 偏振

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引言

光可以用电磁波 (EMW) 来表示，它通过同时振荡电场和磁场强度来传播。这里，电场将垂直于磁场，反之亦然。不仅如此，这两个分量一起垂直于光波的传播方向振荡。

与磁场相比，在考虑光作为电磁波时，主要考虑的是平面中电场引起的振荡。因此，光电磁波也被称为横波。由于产生电磁波的原子可以在所有方向上振动或摆动，因此难以将光聚焦在我们需要的点上。对于某些应用，需要降低光的强度，例如在车辆中以防止事故，不应该有明亮光的反射。

DECHAMMAKL，电磁波，CC BY-SA 4.0

为了克服这类问题，应通过使原子开始向所有方向振荡来降低光波强度的亮度，从而使光波仅在一个方向上传播。这个过程称为偏振，它使用偏振片来完成。

什么是偏振？

我们知道光是一种横向电磁波，其中考虑电场，它垂直于光在平面内的传播方向传播。光中的粒子在不同的方向上振荡，导致电场分量的振动在平面内的所有方向上振动。因此，在普通光中，电场的振动将处于不同的方向，导致非偏振光。假设我们将除一个方向之外的所有方向上的电场振动都限制住，则称其为偏振光，而获得偏振光的这个过程称为偏振。

Dave3457，圆偏振。圆偏振光 圆偏振器 创建左手螺旋视图，

光的偏振类型

• 线偏振

• 圆偏振 - 相同振幅，相位差 90 度。

• 椭圆偏振 - 不同振幅，相位差 90 度。

什么是偏振片？

可以通过使非偏振光通过薄晶体材料片来获得光的偏振。这种薄晶体材料被称为偏振片或偏振器。偏振片中的分子位于特定方向，称为偏振片的轴，这有助于仅允许那些与该轴一致的振荡电场通过。因此，产生偏振光。

什么是偏振片膜？

偏振片膜由具有长分子链或原子的有机材料组成，这些分子链或原子在特定方向上排列。在偏振片膜中，晶体材料分子放置在两种类似玻璃的片状物质之间。在制作偏振片膜时，我们考虑的晶体材料是硫酸奎宁或海帕石，它们放置在两种透明硝酸纤维素聚合物薄膜之间。然后通过在特定方向上施加电场或磁场来排列这些晶体，从而形成偏振片的轴。

如何使用偏振片膜偏振光？

当具有在所有方向上振荡的横向电场的非偏振光穿过偏振片膜时，在一个方向上振荡的偏振光波将被透射出偏振片。透射偏振光的传播方向取决于偏振片膜内原子或分子的排列方向。这有助于降低用于许多光应用的光的强度或亮度。如果$\mathrm{I_{0}}$是非偏振光通过偏振片膜的总强度，则来自偏振片的透射光强度为 I。假设偏振光方向与偏振片轴之间的夹角为$\mathrm{\theta}$，则透射波的振幅将为$\mathrm{Ecos\:\theta}$。这里 E 是电场分量的振幅。则根据马吕斯定律，非偏振光强度与透射偏振光强度之间的关系为：

$$\mathrm{I=I_{0}cos^{2}\theta }$$

光的偏振方向

光的偏振方向只不过是偏振后电场振荡的方向。非偏振光（其中电场在所有方向上振荡）可以转换为偏振光（其中电场仅在一个方向上振荡）。这个过程仅允许一个方向的电磁波通过使用偏振片来实现。因此，偏振片可以控制光的传播方向。这意味着偏振光的传播方向将是薄膜上偏振片轴的方向。

偏振片的用途

• 在太阳镜中，以减少有害的阳光射入我们的眼睛。

• 在车辆的前照灯中，控制光的亮度有助于减少事故的发生。

• 在相机中，用于获得更好的彩色照片。

• 在火车和飞机的玻璃窗中，偏振片膜有助于减少通过的光的亮度。

常见问题

Q1. 除偏振片外，还有哪些其他方法可以偏振光？

A1. 光的偏振可以通过其他过程获得，例如光散射、光反射和尼科尔棱镜。

Q2. 偏振片中的二向色性物质是什么意思？

A2. 在偏振片中，使用二向色性晶体，这意味着这些类型的物质仅允许特定方向的振荡波通过，并吸收其余的。

这种物质选择一个方向的波透射的过程称为二向色性，这种物质称为二向色性物质。

Q3. 有没有可以自行偏振光的天然有机材料？

A3. 是的，液晶是一种可以偏振光并透射的有机材料，因为液晶内部的所有分子都将在一个方向上特定排列。

Q4. 偏振片中的分析器是什么？

A4. 我们可以在光的偏振过程中使用两个偏振器。分析器充当第二个偏振器，这有助于确定从第一个偏振器透射的光是否是平面偏振的。

Q5. 当偏振器和分析器相互垂直时，解释偏振光？

A5. 假设偏振器轴平行排列，则从非偏振光中，只有那些与偏振器轴方向平行的振荡电场才允许通过。之后，如果我们放置一个分析器，其轴垂直排列，则没有任何偏振光将穿过分析器。这是因为从偏振器出来的偏振光正在平行振荡。