什么叫做光的偏振现象

什么叫做光的偏振现象？自然界的光照现象有很多种，不管是折射，直射，斜射，反射，都有他存在的道理，并且是我们加以利用的好方法，那么什么又叫做偏振光呢？人类利用光的偏振现象应用发明了偏光显微镜，具体又是如何应用呢？

自然阳光和几乎所有其他形式的人工照明传输光波，其电场矢量在相对于传播方向的所有垂直平面中振动。当电场矢量被过滤限制在一个平面上时，光就被称为相对于传播方向偏振，所有的波都在同一平面上振动。

这个概念如下图1所示，我们还构建了一个交互式Java教程，探索光波与偏振器的相互作用。 在该示例中，入射光电场矢量在遇到第一偏振器之前在所有平面的相等分布中垂直于传播方向振动。 上面所示的偏振片实际上是含有长链聚合物分子的滤光片，这些分子沿单一方向取向。 只有在与取向聚合物分子相同的平面内振动的入射光被吸收，而与平面成直角振动的光通过第一偏振滤光器。 在图1中，偏振器1垂直于入射光束定向，因此它将仅通过入射光束中垂直的波。 通过偏振器1的波随后被偏振器2阻挡，因为第二偏振器相对于光波中的电场矢量水平取向。使用相对于彼此以直角取向的两个偏振器的概念通常被称为交叉偏振，并且是偏振光显微镜实践的基础。

非偏振入射光（例如自然阳光）在从水或高速公路等绝缘表面反射时会在一定程度上偏振。 在这种情况下，具有平行于表面的电场矢量的光波比具有不同取向的光波被反射的程度更大。绝缘表面的光学特性决定了偏振的反射光的确切数量。 镜子不是好的偏光片，虽然很多透明材料会是很好的偏光片，但前提是入射光的角度在一定的范围内。在这种情况下，引起最大偏振的特定角度被称为布鲁斯特角，由下式给出：

其中n是介质的折射率，θ（i）是入射角，θ（r）是折射角。

这种类型的偏振光通常被称为眩光，可以很容易地通过在阳光明媚的日子观看高速公路的远处部分来证明。根据布鲁斯特理论，光的反射和偏振可以用我们的布鲁斯特角Java棱镜更彻底地检查。由公路平坦表面反射的光被部分偏振，其中电场矢量在平行于地面的方向上振动。这种光可以被垂直方向的偏振滤光片阻挡，如图2所示，使用一副偏振太阳镜。

太阳镜的镜片具有相对于框架垂直定向的偏振滤光器。 在上面的图2中，蓝色光波的电场矢量与偏振透镜的方向相同，因此可以通过。相比之下，红色光波垂直于滤光片，并被透镜阻挡。 偏光太阳镜是非常有用的，当驾驶在阳光下或在海滩，阳光是从路面或水面反射，导致眩光，可以几乎致盲。

当今偏振最常见的用途之一是液晶显示器（LCD），用于许多应用，包括手表，计算机屏幕，计时器，时钟和许多其他应用。这些器件是基于棒状液晶分子与电场和偏振光波的相互作用。液晶相以基态存在，其被称为双折射，其中分子以层取向，其中每个连续层轻微扭曲以形成螺旋图案。当偏振光波与液晶相相互作用时，波相对于入射波被“扭曲”大约90度的角度。该角度是双相液晶相的螺距的函数，其取决于分子的化学组成（其可以通过对分子的微小改变来微调）。

液晶在显示设备中的基本应用的一个很好的例子可以在七段LCD数字显示器中找到（图3）。 在这里，液晶相夹在两个玻璃板之间，这两个玻璃板具有与下图中所示类似的电极。 在图3中，玻璃板被绘制成具有七个可以单独充电的黑色电极（这些电极在真实的设备中对光是透明的）。 穿过偏振器1的光在垂直方向上偏振，并且当没有电流施加到电极时，液晶相引起光的90度"扭曲"，并且它可以穿过偏振器2，偏振器2水平偏振并且垂直于偏振器1。 然后，该光可以在显示器上形成七个段中的一个。

当向电极施加电流时，液晶相与电流对齐并失去螺旋图案。穿过带电电极的光不被扭曲，并且被偏振器2阻挡。通过协调七个正电极和负电极上的电压，显示器能够呈现数字0到9。在该示例中，右上和左下电极被充电并且阻挡光穿过它们，从而允许形成数字“2”。

光的偏振在光学显微镜的许多方面都非常有用。 显微镜配置使用交叉偏振器，其中第一偏振器（称为：偏振器）放置在光路中的样品下方，第二偏振器（称为：分析器）放置在样品上方，在物镜和目镜之间。 在显微镜载物台上没有样品的情况下，由偏振器偏振的光被分析器阻挡，并且没有可见光。当在交叉偏振器之间的载物台上观察双折射样品时，显微镜工作者可以通过样品旋转的光来观察样品的各个方面，然后能够通过分析仪。偏振光显微镜的细节将在本书的显微镜部分详细讨论。

其实偏光显微镜在行业应用上也是很为宽泛的，就如检查痛风还有矿石等等。