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什么是偏振光?偏振光是如何完成检测的?

2025-07-25 派大星

相信大家都认识自然光的定义,自然光的光波一般是横波,即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。通常,光源发出的光波,其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上为无规则取向,但统计平均来说,在空间所有可能的方向上,光波矢量的分布可看作是机会均等的,它们的总和与光的传播方向是对称的,即光矢量具有轴对称性,均匀分布,各方向振动的振幅相同,这种光就称为自然光。

什么是偏振光?偏振光是如何完成检测的?


一、什么是偏振光?

光波电矢量振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面,偏振光是指光矢量的偏振方向不变,或具有某种规则地变化的光波。按其性质,偏振光可分为平面偏振光(线偏振光),圆偏振光和椭圆偏振光,部分偏振光几种。

如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内,则这种偏振光称为平面偏振光;若轨迹在传播过程中为一直线,则称线偏振光。

如果光波电矢量随时间做有规则的改变,即电矢量未端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。

如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势,这种偏振光就称为部分偏振光,部分偏振光可看作自然光和偏振光的组合。

线偏振光和圆偏振光




 

二、偏振光是如何完成检测的?

虽然光具有偏振特性,但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力,故无法察觉,因而我们可以借助实验装置进行研究观察,假设P1、P2 是两块同样的偏振片,把,P1的方向固定,而把 P2 缓慢地转动,就可发现透射光的强度随着 P2 转动而出现周期性的变化,而且每转动 90就会出现光强从最大逐渐减弱到最暗;继续转动 P2,则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知,通过 P1 的透射光与原来的入射光性质是不同的,经 P1的透射光的偏振对传播方向不具有对称性。

 偏振光测试

自然光经过偏振片后,改变成为具有一定偏振方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向,叫做偏振方向,偏振片只允许电矢量平行于偏振方向的光,同时吸收或反射垂直于该方向的偏振光。通过偏振片的透射光,它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片 P1 叫做"起偏器",它的作用是把自然光变成偏振光。

线偏振光和垂直偏振光对比图

但是人的眼睛不能辨别偏振光,必须依靠第二片偏振片 P2 去检查。旋转 P2 当它的偏振方向与偏振面平行时,偏振光可顺利通过,这时在 P2 的后面有较亮的光。当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时,偏振光不能通过,在 P2后面也变暗。第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光,因此它也被称为"检偏器"。

偏振光是如何完成检测的?


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