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光偏振现象的应用综述

作者：许宁

来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》2014年第10期

许宁（遵义师范学院物理与机电工程学院）

摘要：光波是横波，具有偏振性。我们对光源、光的传播过程以及人眼对光的偏振进行了分析，同时也对偏振光与消除偏振光进行了分析，综述了光偏振在现实生活中的应用以及它的潜在应用。

关键词：光的偏振偏振光光偏振应用

1概述

对于我们身边的光来说大部分是偏振光，只有少数如太阳光，宏观上没有偏振效果，所以我们称为自然光。而光偏振现象是波动光学中一种重要现象，对于光的偏振现象的研究，使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射等）的规律有了新的认识。特别是近年来利用光的偏振性所开发出来的各种偏振光元件、偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了极其重要的作用，在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件等方面都有着广泛的应用[1-3]。因此，光偏振现象的发现以及应用给人类生活带来了很多方便。下面对光偏振的应用进行分类综述。

2光偏振的应用[4-6]

2.1光偏振在光源处的应用

2.1.1台灯安装偏振片

台灯一靠近人体，它对人眼的影响很大，人在看书时往往会有耀眼的光干扰，尤其对于纸质非常光滑的书，人的眼睛如果长久在这样的台灯前看书就会受不了。其次，如果看书的人有时不小心看了台灯一眼，眼睛因此会眼花而烦恼，这样就会影响看书人的心情。现在在台灯灯罩上安装一偏振片，就解决台灯的这一缺点。偏振片的起偏方向为竖直方向，即灯光出来效果为竖直方向的偏振光，在水平方向很弱，这样既没有强光的耀眼效果，即使人体直视台灯也不会眼花。

2.1.2手机屏幕添加偏振片

现在手机功能太多，人类似乎离不开手机了，人们通常一天花很长时间在玩手机，这对眼睛伤害很大，尤其现在的酷炫游戏对眼睛刺激太大。现在宽屏手机都贴一层保护膜。如果把偏振片添加到手机屏幕中，就可以消除游戏强光的影响，偏振片的安装方向即偏振片的起偏方向可任意但一定要一致。因为偏振方向有交叉的话光线太弱而不能看清手机界面。

2.2光偏振在光传播过程的应用

2.2.1车灯和挡风玻璃的应用

汽车夜晚行驶时，开远光灯的话，容易照射对方司机的眼睛而影响驾驶，戴一般的墨镜也不能解决问题，因为对于近视眼司机就无法再佩戴墨镜，同时开近光灯的话，又不能高速行驶。因此，应用光的偏振现象就可以解决这个难题。

目前，很多汽车上的车灯与挡风玻璃均安装有偏振片，这样设计司机就不用戴墨镜开远光灯也互不干扰。因此司机即使在白天，遇到路面强光时，装上偏振片那就可以削弱一定的强光刺激了。因为路面反射光的偏振方向是水平的，根据马吕斯定律I=I0(cosβ)^2，只针对偏振水平方向的光，则β为π/4，即水平方向的强光I=1/2I0削弱了一半。当然把这原理应用到车灯和挡风玻璃，如图1所示，改进车灯与车挡风玻璃的偏振方向，就可直接削弱水平强光。

2.2.2在摄影机镜头上的应用

根据布儒斯特定律，自然光在物体发生反射和折射时，反射光和折射光都是偏振光，当入射光角度变化时，反射光和折射光偏振的程度也有变化，当入射角达到布儒斯特角时反射光为线偏振光。当入射光强时拍摄表面光滑的物体，常常会出现耀斑或反光，摄像质量不佳，若在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜片。根据马吕斯定律I=I0(cosβ)^2（不考虑吸收）让它的透振方向与反射光的透振方向垂直，就可以减弱反射光而使影像清晰。以图2为例，左边不加偏振器，右侧添加了一个偏振器。

通过对比消除偏振效果不仅不感觉耀眼而且能清晰的看清观测物体。

2.2.3汽车油漆的颜料选择目前汽车油漆的选择大多都是选择对耐高温、耐磨损、耐湿等方面的考虑，还没有对采光方面考虑。对车进行油漆不仅要包括上面的特点，还有一个就是让人觉得光亮和有新的感觉。要想有光亮的感觉，首先要刷的像平面镜一样减少漫反射，其次还要考虑油漆颜料的吸光性能。这里分析布儒斯吸光性能。由布儒斯定律：如图3反射光偏振性的情况。

向的光，其他方向都被折射到材料里面。而汽车要达到光亮的感觉就尽量不要入射光被折射而尽量多的反射出来。那怎样选材料呢，考虑汽车的环境和人看汽车的角度。汽车周围是空气毋庸置疑，人看汽车的角度大致为30度到37度。由布儒斯定律tani0=n2/n1。n1=1为空气折射率，n2为材料折射率。由于人看汽车角度大致为30到37度，所以布儒斯特角不宜选53到60度的，因为此角度的反射光为线偏振光，入射光大部分被折射，光亮度稍暗。由tan530=1.33，tan600=