什么是光偏振及其实际应用

偏振光的传播方式与标准光不同。它是很久以前发现的，用于物理实验和日常生活中进行一些测量。要了解偏振现象并不难，它可以让您了解一些设备的工作原理，并找出为什么在某些条件下光不会像往常一样传播。

比较没有和有偏光滤镜的照片，在第二种情况下几乎没有眩光。

什么是光偏振

光的偏振证明光是横波。也就是说，我们说的是一般的电磁波的极化，光是其中的一种，其性质受一般规律的约束。

极化是横波的特性，其振荡矢量总是垂直于光或其他物体的传播方向。也就是说，如果将具有相同偏振矢量的光线隔离开来，就会出现偏振现象。

大多数情况下，我们在我们周围看到非偏振光，因为它的强度矢量在所有可能的方向上移动。为了使它极化，我们将它通过一种各向异性的介质，它会切断所有的振动，只留下一个。

普通光和偏振光的比较。

谁发现了这种现象以及它证明了什么

有问题的概念首先由著名的英国科学家使用 И.牛顿在 1706 年。.但另一位研究人员解释了它的性质。 詹姆斯麦克斯韦。.那时，光波的性质还不为人所知，但随着各种事实和各种实验结果的积累，越来越多的关于电磁波横向性质的证据出现了。

第一个在这方面进行实验的是荷兰探险家 惠更斯，1690 年。.他让光线穿过一块冰岛长石，结果他发现了光束的横向各向异性。

法国研究人员获得物理学中光偏振的第一个证据 Э.海棠.他用了两片碧玺，最终推导出了以他命名的定律。通过大量实验，证明了光波的横向性质，这有助于解释它们的性质和传播特性。

光的偏振是从哪里来的，怎么自己弄

我们看到的大部分光都不是偏振的。太阳， 人造光源 - 具有在不同方向上振荡的矢量的光在各个方向上传播，没有任何限制。

偏振光在穿过可能具有不同特性的各向异性介质后出现。这种介质消除了大部分振动，只留下一个，它提供了所需的效果。

大多数情况下，晶体充当起偏器。虽然过去主要使用天然材料（例如电气石），但现在有许多人造来源的变体。

偏振光也可以通过任何电介质的反射获得。这个想法是，当一个 光通量 在两种介质的交界处，它被折射了。这可以通过将铅笔或管子放入一杯水中很容易地看到。

该原理用于偏光显微镜。

在光的折射现象中，一些光线是偏振的。这种影响的程度取决于位置 光源 以及光线相对于折射位置的入射角。

关于获得偏振光的方式，无论条件如何，都使用三个选项之一：

1. 尼古拉斯棱镜。.以苏格兰探险家尼古拉斯·威廉命名，他于 1828 年发明了它。他进行了很长时间的实验，11 年后才获得了一个成品，至今仍以不变的形式使用。
2. 电介质的反射.在这里找到最佳入射角并考虑入射角的程度非常重要 折射的 （两种介质的透射率差异越大，光线折射的越多）。
3. 使用各向异性介质.为此目的，通常选择具有合适特性的晶体。如果光通量指向它们，则可以在输出端观察到平行分离。

两种电介质界面处的反射和折射使光发生偏振

这种光学现象是由苏格兰物理学家发现的 ...大卫布鲁斯特在 1815 年....他推导出的定律显示了在一定的光入射角下两种电介质的指数之间的关系。如果选择条件，从两种介质的界面反射的光线将在垂直于入射角的平面内偏振。

布鲁斯特定律的例证。

研究人员指出，折射光束在入射平面内也部分偏振。并非所有的光都被反射，其中一些进入折射光束。 布鲁斯特角 是角度 反射光 完全极化。反射光线和折射光线相互垂直。

要了解这种现象的原因，我们需要知道以下几点：

1. 在任何电磁波中，电场的振动总是垂直于其运动方向。
2. 该过程分为两个阶段。首先，入射波引起介电分子的搅动；第二，有折射波和反射波。

如果您在实验中使用单片石英或其他合适的矿物， 强度 平面偏振光 会很小（大约为总强度的 4%）。但是如果你使用一堆板，你可以实现性能的显着提升。

顺便一提！ 布鲁斯特定律也可以使用菲涅耳公式导出。

晶体对光的偏振

普通电介质是各向异性的，光照射它们的特性主要取决于入射角。晶体具有不同的特性；当光线落在它们上面时，可以观察到光线的双折射效应。这表现在：通过结构时，会形成两条折射光线，它们的方向不同，速度也不同。

大多数情况下，单轴晶体用于实验。其中的一束折射光束遵循标准定律，被称为普通光束。第二束形成不同，它被称为非凡的，因为它的折射特性不符合通常的佳能。

这就是图中双折射的样子。

如果旋转晶体，普通光束将保持不变，而非凡光束将围绕圆周移动。方解石或冰岛长石最常用于实验，因为它们非常适合研究。

顺便一提！ 如果你透过水晶看周围的环境，所有物体的轮廓都会分叉。

基于晶体实验。 艾蒂安·路易斯·马鲁斯 (Etienne Louis Malus) 于 1810 年制定了一项法律 1810年，以他的名字命名。他推导出线性偏振光通过由晶体制成的偏振器后的清晰关系。光束通过晶体后的强度与入射光束的偏振面和滤光片之间形成的夹角余弦的平方成正比减小。

视频课程：光的偏振，11 年级物理。

光偏振的实际应用

所讨论的现象在日常生活中的使用比看起来要频繁得多。对电磁波传播规律的了解有助于制造各种设备。主要选项如下：

1. 相机专用偏光滤镜可让您在拍照时摆脱眩光。
2. 驾驶员经常使用具有这种效果的眼镜，因为它们可以消除迎面而来的车头灯上的眩光。结果，即使是远光灯也不会使驾驶员眩目​​，从而增加了安全性。
   没有眩光是由于偏振效应。
3. 地球物理学中使用的设备可以让您研究云团的特性。它还用于研究阳光穿过云层时的偏振特性。
4. 用偏振光拍摄太空星云的特殊装置有助于研究那里产生的磁场的特性。
5. 所谓的光弹性方法用于机械工程。在它的帮助下，您可以清楚地确定节点和零件中出现的应力参数。
6. 设备 用来 在戏剧场景的创作以及音乐会的装饰中。另一个应用领域是陈列柜和展台。
7. 确定一个人的血糖水平的设备。它们通过确定偏振平面的旋转角度来工作。
8. 食品工业中的许多企业使用能够确定特定溶液浓度的设备。还有一些设备可以通过使用偏振特性来监测蛋白质、糖和有机酸。
9. 3D 电影摄影正是通过使用本文讨论的现象来实现的。

顺便一提！ 熟悉的液晶显示器和电视也基于偏振通量工作。

对极化基本特征的了解使我们能够解释发生在我们周围的许多影响。这种现象也广泛应用于科学、技术、医学、摄影、电影摄影等许多领域。