偏振光的前途

1、偏振光的“前途”摘要：本文主要介紹偏振光的概念，偏振光的分類，及偏振光的應(yīng) 用。立足課堂所學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)偏振光進(jìn)行更深層次的探討， 并著重介紹了偏振光的應(yīng)用，及自己對(duì)偏振光應(yīng)用的一些預(yù)想， 把物理引進(jìn)生活，學(xué)以致用，豐富了物理知識(shí)世界，在生活中學(xué) 習(xí)物理。關(guān)鍵字：偏振光橫波光矢量振動(dòng)正文：偏振光(polarized light )，是指光波的光矢量方向不變， 只是其大小隨相位變化的光。通過一塊偏振片直接觀察自然光(如燈光或陽光)，透過偏振片的光雖然變成了偏振光，但由于 人的眼睛沒有辨別偏振光的能力，故無法察覺。如果我們把第一 塊偏振片的方位固定，而把第二塊偏振片緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，就可發(fā)現(xiàn) 透射光的

2、強(qiáng)度隨著第二塊偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)周期性的變化，而且 每轉(zhuǎn)過90就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度從最大逐漸減弱到最暗；繼續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng)第二塊偏振光則光強(qiáng)又從接近于零逐漸增強(qiáng)到最大。由此可 知，通過第一塊的透射光與原來的入射光性質(zhì)是有所不同的，這 說明經(jīng)過第一塊的透射光的振動(dòng)對(duì)傳播方向不具有對(duì)稱性。自然 光經(jīng)過偏振片后，改變成為具有一定振動(dòng)方向的光。這是由于偏 振片中存在著某種特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允 許平行于偏振化方向的振動(dòng)通過，同時(shí)吸收垂直于該方向振動(dòng)的 光。通過偏振片的透射光，它的振動(dòng)限制在某一振動(dòng)方向上，我 們把第一個(gè)偏振片叫做“起偏器”，它的作用是把自然光變成偏振 光，但是人的眼睛不能辨別偏

3、振光。必須依靠第二片偏振片去檢 查。第二個(gè)偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱為“檢偏 器”。按照其性質(zhì)，偏振光又可分為平面偏振光（線偏光）、圓偏 振光和橢圓偏振光、部分偏振光幾種。如果光波 電矢量的振動(dòng) 方向只局限在一個(gè)確定的平面內(nèi)，則這種偏振光稱為平面偏振光， 若軌跡在傳播過程中為一直線，故又稱線偏振光。如果光波電矢 量隨時(shí)間作有規(guī)則地改變，即電矢量末端軌跡在垂直于傳播方向 的平面上呈圓形或橢圓形，則稱為圓偏振光或橢圓偏振光。當(dāng)傳 播方向相同，振動(dòng)方向相互垂直且相位差恒定為=（ 2k1/2）n 的兩平面偏振光疊加后可合成光矢量有規(guī)則變化的圓偏振光。圓 偏振光的電矢量大小保持不變，而方向隨

4、時(shí)間變化。相位差為*= （2k+1/2）n時(shí)為右旋圓偏振光，相位差為$=（ 2k-1/2）n時(shí) 為左旋圓偏振光。當(dāng)果光波電矢量的振動(dòng)在傳播過程中只是在某 一確定的方向上占有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種偏振光就稱為部分偏振光。偏振光的應(yīng)用更為廣泛，在醫(yī)療、攝影、3D電影、LED顯示、 汽車反光鏡等上偏振光應(yīng)用都有所體現(xiàn)。紅外偏振光在醫(yī)療范圍的應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)性疼痛一一各種亞急性 慢性肌肉痛和關(guān)節(jié)痛，各種 骨關(guān)節(jié)退行性病變所致的疼痛：頸 椎病、肩周;腰椎間盤突出癥、足跟痛與足底痛及各種關(guān)節(jié)炎等。 偏振光可用于對(duì)藥物有變態(tài)反應(yīng)的高齡、出血性疾病等不宜神經(jīng) 阻滯的患者。可與各種藥物療法并用。操作者無須較高的醫(yī)療技 術(shù)在醫(yī)

5、師指導(dǎo)下護(hù)士即可完成局部普通照射操作。偏振光在汽車車燈上的應(yīng)用，汽車夜間在公路上行駛與對(duì)面 的車輛相遇時(shí)，為了避免雙方車燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只 開小燈，放慢車速，以免發(fā)生車禍。如駕駛室的前窗玻璃和車燈 的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方 向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自己的車 燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車燈的光,這樣,汽車在夜間行駛時(shí)， 即不要熄燈，也不要減速，可以保證安全行車。偏振光在立體電影上的應(yīng)用，在拍攝立體電影時(shí)，用兩個(gè)攝 影機(jī)，兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛，它們同時(shí)分別拍 下一物體的兩個(gè)畫像，放映時(shí)把兩個(gè)畫像同時(shí)映在銀幕上。如果 設(shè)法

6、使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫面，就可以使觀眾得 到立體感。為此，在放映時(shí)，兩個(gè)放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一 個(gè)偏振片，兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，觀眾戴上用偏振 片做成的眼鏡，左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振 化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化 方向相同，這樣，銀幕上的兩個(gè)畫面分別通過兩只眼睛觀察，在 人的腦海中就形成立體化的影像了。中學(xué)階段接觸過偏振光，但只是掌握了一些最基本的概念， 而通過以上對(duì)偏振光的概念、偏振光種類的分析，使我更進(jìn)一步 的掌握了偏振光的偏振原理，深入的了解了偏振知識(shí)，擴(kuò)充了知 識(shí)范圍，而不只是基于課堂上所學(xué)的東西。通過查找資料，我

7、了解了很多關(guān)于偏振光的應(yīng)用信息。由那 些應(yīng)用也引發(fā)了一些自己的想法。某些昆蟲的眼睛對(duì)偏振很敏感，比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù) 眼、兩支復(fù)眼，每支復(fù)眼包括了很多小眼，這些小眼能夠根據(jù)太 陽的偏光確定太陽的位置，然后以太陽為定向來判斷方向。那么，土f 土*- f 土*- f 土*- f 土*- -* f f f f f f -* f fA*f A*fA*f A*f 4L*Af A*f A*，*- 可以制造這樣一種眼鏡，模仿這些昆蟲的眼睛構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)其特殊i， i， i，r i， i， 14wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwi f i *，Wi ffi ffi ffi ffi *，*i ffir

8、 n i r i功能。其優(yōu)點(diǎn)是，在一些特殊地段，現(xiàn)在發(fā)達(dá)的導(dǎo)航器可能會(huì)失 AWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWWWUWWWUWWWUWWWUWWWUWWWUWWWUWWWUWWWUWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWWVWWW% 去其功能，但是特殊制造的這種眼鏡依靠的是利用太陽或者外界光源的偏光來定向，受電磁的影響較小，優(yōu)勢(shì)較為明顯。出門旅 行，帶上這樣一幅眼鏡，既可以當(dāng)太陽鏡使用，又能在關(guān)鍵時(shí)候 L.土ll.- L.土ll.- L.土ll.- L.土LL.- L.土LL

9、mA.rf土土.rf土.rf土.rf土土.rf土.rr土Lrmr土Lrmr土LrmrLrIrLrmr土Lrmr土Lrmr土Lrmr土LL.fr.r f %r.r f%r.r f%r.r frr.r f%r.r f%r.r f%r.r f%r.r frr%r充當(dāng)導(dǎo)航的作用。在空間探測(cè)時(shí)也能發(fā)揮用處，各種物質(zhì)輻射及 反射的偏振光都有區(qū)別，利用這樣一幅眼鏡也能對(duì)外物進(jìn)行一個(gè)wwrwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwurwwwwwvwwwwrwwwwwrwwwwwrwwwww

10、rwwwwwrwwwwwrwwwwwrwwwwwrwwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwwwvwwww簡單的判別。JJJJJ另外，基于現(xiàn)在偏振在物質(zhì)探測(cè)、目標(biāo)檢測(cè)等方面的應(yīng)用。想到，把偏振運(yùn)用到列車調(diào)度上來，作為再一的輔助調(diào)度依據(jù)， 利用目標(biāo)檢測(cè)對(duì)列車進(jìn)行全程追蹤。其原理是，列車車表整體平.ill,. ,. ,.W h IIII .ii .iir滑，各面線偏振度分布相似，平均線振幅大，在整個(gè)紅外偏振圖wuwwwuwwwuwwwuwwwuwwwuwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww

11、wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwuwwwwww像中顯得輪廓較為明顯，能夠提高紅外的識(shí)別能力。列車車身材rnmLmnLmnLmnLmnLmnLmnLmnLmnLtmLmLmLmLmLmLmLmLmLr*LLLr*LLLr*LLLr*LLLr*LLLr*LLLr*LLLr*LLLr*LLLr4LLLr4LLL、 料大部分是金屬，金屬和非金屬的偏振特性差異很大，偏振探測(cè) 技術(shù)可以很容易的識(shí)別目標(biāo)，并且自然背景大多是非金屬而且相L-rL-rL-rL-rL-rL

12、-rrrrrrrrrrrgLLrrgLLrrgLLrLjnrrrrgLLrrgLLrrgLLrrgLLrrgLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-r-rLL、-rr、-、 對(duì)粗糙，目標(biāo)與背景的反射光的線偏振度有較大差異，更加提高 了系統(tǒng)的追蹤能力。這樣，根據(jù)追蹤信息，也能準(zhǔn)確定位列車所 在位置，再進(jìn)行調(diào)度控制。但是，因?yàn)楹芏嗔熊嚨能圀w材料都差 WWMWaWWMWaWWMMWWWMWaWWMWaWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWIWWWWWWWWW

13、WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWaWWWMWWWWM 不多，在整個(gè)鐵路網(wǎng)上進(jìn)行全盤控制，就會(huì)引起各種混亂，或者M(jìn)WUVWVUVWVUVWVUVWVUVWVMVWVUVWVUVWVUVWVUVWVUVWVUVWVUVWVUVWVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVMVHVWVHVWVIHVWVIHVWVIHVWVIHVWVIHVWVIHVWVIHVWVHWWVIHWW%可以嘗試這種調(diào)度控制只用在相鄰列車上，作為調(diào)度的輔助信息。rYLmqLmYLmYLmqLmqL

14、LrL-LLrL-LLrL-LLrL-LLrL-LLrL-LLrL-LLrL-LLrL-LLWLLWLLWLLWLQWLLWLLWLLWLLWLLrmLrrmLrrmLrrmLrrmLrrmLrrmLrrmLrrmLrrmrrrmrrrr.、 雖然，在電氣化鐵道的時(shí)代，各項(xiàng)設(shè)備更加完善，也無法避免一 些悲劇的發(fā)生，但是，利用偏振進(jìn)行目標(biāo)追蹤，在某種程度上脫土f 土*- f 土*- f 土*- f 土*- -* f f f f f f -* f fA*f A*f A*f A*f 4L*Af A*f A*，*- -*，*- -*，*- 離了電氣控制，那在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，人為調(diào)度困難時(shí)，偏振i， i， i，r i， i， 14wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwi f i *，Wi ffi ffi ffi ffi *，*i ffir n i r i目標(biāo)檢測(cè)及追蹤或許能臨時(shí)發(fā)揮很大用處。AWWVW