何謂偏振(polarization)?

偏振

偏振(polarization)描述了一個均勻平面波在空間中一個固定點上的電場強度變化,是空間及時間的函數。
偏振可以用二維向量來描述,可以是x及y的分量,也可以是以左旋及右旋(見 偏振光的種類 )來說明 。

反射光的偏振性

偏振光

光是一種電磁波, 一般的光線在前進時,電磁振動方向四面八方都有。如果電磁振動只發生在一個平面內,亦即電場振動方向及磁場振動方向固定的光稱為偏振光。其電場方向便稱為光的偏振方向。

偏振光的種類

1. 線偏振光 -- 電場振動方向不隨時間變化的偏振光。

2. 橢圓偏振光-- 電場振動方向的兩個正交分量相位、振幅不相同,形成橢圓偏振光。

3. 圓偏振光 -- 光波電場振動方向的兩個正交分量相位不相同而振幅相同,形成圓偏振光。

偏光器

偏光器可用來吸收某一方向之線偏振光,而輸出與其相垂直的線偏振光。可用偏光器來選擇某一特定方向之偏振光,已偏振化的光再經過一個偏光器時可全部通過或部分通過,視第二個偏光器的方向而定。

以圖說明偏光器的弁?

照相機偏光鏡

偏光鏡的全名是偏振光濾色鏡(Polarized-light filter),簡稱PL鏡。顧名思義,偏光鏡的作用就是使偏振光線通過的濾鏡。

由於濾光鏡本身的特性,可以過濾一些因反射或散射所造成的光線,所以具有消除非金屬表面的反光和增強色彩飽和度的作用。因偏光鏡鏡面塗膜的關係,有些光會產生干涉現象而加強藍色光。所以,偏光 鏡一般用在
1. 風景攝影上,凸顯藍天白雲的效果.
2. 消除水面反光.
3. 消除雪地散射光.
4. 增加色彩飽和度.
5. 加強藍色效果.
6. 可以有較好的景深、有層次感

波片sheet polarizer

是一種具雙折射性質的光學元件。光通過此元件時,電場沿某一方向(F 軸,快軸)振動的光速度較快,而電場沿與此方向相垂直之方向(S軸,慢軸)振動的光速度較慢。於是當此二方向之光要通過此光學元件時會產生相位差,若此相位差恰等於四分之一波長時,稱此光學元件為四分之一波片。若此相位差恰等於二分之一波長時,稱此光學元件為二分之一波片。四分之一波片及二分之一波片是利用此雙折射光學元件之厚度來控制,並且二個電場振動方向產生之相位差與通過此元件之光波長有關,不可任意調換使用。

二分之一波片half-wave plate:
線偏振光通過1/2波片後還是線偏振光。

四分之一波片quarter-wave plate:
線偏振光通過1/4波片後有三種情形---
線偏振、橢圓偏振、圓偏振(入射偏振方向與快軸夾45°)。

散射光的偏振性

散射光的偏振性圖解....太陽光散射的偏振性

布魯司特角Brewster\'s angle:

由一折射率為n1的介質進入折射率為n2的介質,若其入射角
Θ=tan-1(n2/n1),則偏振態位於入射面(入射線與法線構成者)上之光,其反射率為零,此角稱為布魯司特角。

將一玻璃平板置於一適當位置上,當有一平行光入射此玻璃板時,會產生反射光與折射光的偏振方向相互垂直的情況,則此時的入射角度稱為布魯司特角。如果此處反射光是被平行偏振的話,則折射光就被垂直偏振。可應用在雷射系統中使激發出的雷射光達到同一偏振方向。

雙折射現象

光在各向同性( isotropic )介質中(ex. 水、玻璃),光將沿折射定律所定的方向傳播。但在各向異性( anisotropic )的介質(ex. 方解石)會有一條光線被折射成二條光線的光學雙折射現象。
雙折射晶體內存在二個軸,互相正交。一為快軸,一為慢軸。光入射於晶體時會被分解為沿這二個軸偏振的光---沿慢軸偏振光稱 ordinary light,沿快軸偏振光稱 extraordinary light,而這二分解的光會以不同的速度前進(因為沿這二個軸方向的折射率不等,n快軸<n慢軸),如果入射光與晶體面有一定的角度,則這二個分解的光的折射角也會不同,形成雙折射現象。這二束離開晶體的光是互相垂直的線偏振光,而雙折射分開的距離隨晶體的厚度而定。

光隔離器

光隔離器控制光在一定方向傳播。
做法:將線偏振光通過1/4波片後會便成圓偏振光,經過鏡子反射後,圓偏振方向會反向,循原路再經過1/4波片,圓偏振光會再變回線偏振光,只是偏振方向與原來的線偏振方向垂直,而無法通過偏振片,達到光隔離的效果。

圖片我不會放~你到網站看^^
參考資料
http://www2.nsysu.edu.tw/optics/polarizer/polarization.html

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2 thoughts on “何謂偏振(polarization)?”

  1. 線偏振光通過1/4波片後有三種情形—
    線偏振、橢圓偏振、圓偏振(入射偏振方向與快軸夾45°)。

    請問上面的結果如何用理論來說明呢 ?

    我是一全職考生 謝謝

  2. 線偏振光通過1/4波片後有三種情形—
    線偏振、橢圓偏振、圓偏振(入射偏振方向與快軸夾45°)。
    請問上面的結果如何用理論來說明呢 ?

    我是一全職考生 wuwenchengjp@hotmail.com 謝謝

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