光的偏振

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引言

辐射是能量通过介质或空间从一个物体传递到另一个物体的过程。它可以是电离辐射或非电离辐射，这取决于辐射的能量。电离辐射的能量超过10eV，可以电离其路径上的粒子。X射线、伽马射线、α射线和β射线属于电离辐射。但非电离辐射的能量不足以电离其路径上的粒子。紫外线、红外线、可见光和微波是几种非电离辐射的例子。

什么是光？

光是一种电磁辐射，是电磁波谱中唯一可见于人眼的部分。光子的基本单位是光子。所有电磁能量都是由光子组成的。它们总是中性的，也就是说它们没有电荷。它们不会自行衰变。在电磁波谱中，人眼可见光的波长范围为400-700nm。

什么是偏振？

电磁辐射的波动性导致了称为偏振的现象。电磁波包含电场和磁场，它们总是相互垂直的。由于光属于电磁辐射，它有两种类型：横波和纵波。横波是指粒子振动方向垂直于波传播方向的波。纵波是指粒子振动方向平行于波传播方向的波。偏振特性适用于横波。在非偏振光中，例如来自太阳或灯泡的光，粒子的振动可能沿所有可能的方位。偏振使粒子在一个平面上振动。

偏振类型

根据纵波和横波的运动，三种偏振类型是椭圆偏振、圆偏振和线偏振。

线偏振

线偏振光波是指粒子振动限制在一个平面内，该平面与波的传播方向一致的波。因此，电场沿一个方向受到限制。它也称为平面偏振光。

圆偏振

在圆偏振中，电场的两个分量之间的角度为90度，但幅度保持不变。波的传播不改变电磁场的幅度，并以恒定速率旋转，这就是圆偏振。

圆偏振Dave3457, Circular.Polarization.Circularly.Polarized.Light Without.Components Left.Handed, 标记为公共领域，更多详情请访问Wikimedia Commons

椭圆偏振

在椭圆偏振中，电场的线性分量的相位差和幅度不同。椭圆偏振的特例是线偏振和圆偏振。

偏振方法

用于偏振光波的方法如下。

反射偏振

如果非偏振光以特定角度照射到非金属表面，则该表面会反射偏振光。偏振的幅度受入射角和非金属表面的影响。从表面反射的大部分光都是偏振的，并且平行于光的传播方向。

折射偏振

当光从一种介质传播到另一种介质时，光的方向和速度会发生变化。从表面折射的大部分光是非偏振的，只包含一个或两个偏振光。它们是部分偏振的，并且平行于光的传播方向。

反射和折射偏振Д.Ильин:翻译、优化、Brewsters-angle-ru, CC0 1.0

散射偏振

当光穿过任何材料时，光上的电场和磁场会从表面辐射和散射。光的吸收和再发射使光成为部分偏振光。材料中的每个分子或原子都会吸收光并重新发射光。

透射偏振

在这种方法中，使用具有特殊成分的材料作为滤光器。穿过偏振器传播的光会被偏振到单个方向。电磁波的一个分量被切断。它会阻挡两个平面中的一个平面。在偏光材料中，分子排列在一个方向上。

应用

• 偏振器用于相机拍摄完美照片。

• 太阳镜源于偏振的原理，用于减少眩光。

• 三维电影的形成和放映是通过偏振的概念完成的。

• 它用于研究地震、地震学和红外光谱学。

• 在塑料工业中，应力分析是通过偏振完成的。

• 它有助于区分横波和纵波。

• 有机化合物的旋光性测试是通过偏振完成的。

结论

• 光是一种电磁辐射形式，由光子组成。它们同时具有电场和磁场。它们可以是横波和纵波两种类型。

• 在非偏振光中，粒子的振动沿所有方向进行。对粒子振动施加的限制称为偏振。粒子只能在一个平面上振动。

• 偏振可以以三种方式发生：圆偏振、椭圆偏振和平面偏振。

• 光的偏振是由四个因素引起的：反射、折射、散射和透射。它被广泛应用于光谱学、光学、材料科学等领域。

常见问题

1. 说明布儒斯特定律。

这是入射光在该角度下从表面反射的光完全偏振的入射角，即布儒斯特角。这由以下公式定义：

$$\mathrm{\mu=tan \:i}$$

$\mathrm{\mu}$ 表示材料的折射率

i 表示偏振角

2. 什么是斯涅尔定律？

入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数。

$$\mathrm{\frac{sin\: i}{sin\: r}=constant}$$

3. 光的特性是什么？

• 光能量能够穿过真空。

• 光的速度约为3 x 108 m/s。

• 光会发生反射、折射、衍射、散射和偏振。

• 当单色光从一种介质传播到另一种介质时，光的波长会发生变化，但频率不会发生变化。

4. 反射定律是什么？

反射定律如下。

• 照射到表面的光线是入射光，从表面反射的光线称为反射光。

• 在入射点处垂直于反射表面的假想线称为法线。

• 入射角等于反射角。

5. 什么是偏振器和分析器？

用于偏振非偏振光的设备是偏振器。偏振器可以旋转360度。用于分析光是否为平面偏振光的设备是分析器。分析器只能进出光路。