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论偏振光在实际中的应用

班级：大二自动化（4）班

姓名：原尧燊

学号指导老师：吴桂平

摘要：随着社会经济的迅速发展，城市中的夜晚也越来越璀璨和美丽，但这也不可避免的带来了一个愈发严重的问题——光污染。在自己的居室内，我们常常因为外面的光的照入而影响了正常的生活，甚至会造成疾病，因此解决光污染成为了日益重要的课题。在此我将提出几个关于利用偏振光特性来解决此问题的方案。

关键词：偏振光，偏振片，起偏与检偏

正文：

偏振光的原理：光的偏振（polarizationoflight）——振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均来说任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光。在任意时刻可以把各个光矢量分解成互相垂直的两个光矢量分量，然后将所有光矢量的两个分量叠加起来，成为总光波光矢量的两个分量。

线偏振光：在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。（图1）

部分偏振光：光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。

椭圆偏振光：在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果（图2）

圆偏振光：旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。（图3）

起偏与检偏：自然光经过第一个偏振片的时候就会变成线偏振光，再经过第二片偏振片的时候则光强遵循马吕斯定律（I=I0(cos

已存在的偏振光的应用：

3D立体眼镜：在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。

图1图2图3

LCD液晶屏：LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。

关于偏振光的应用提出的几个新方案：

(1)利用偏振片防止车灯炫目而导致安全事故

在夜间行车的时候司机往往会因为对面来车的强烈灯光照射而难以睁开眼睛，这给夜间行车带来了巨大的安全隐患，为防止类似情况发生，可利用偏振片来制作前大灯以及挡风玻璃。即规定车灯玻璃与挡风玻璃的偏振化方向都为斜向上（下）45度，这样迎面驶来的汽车所发出的线偏振光的方向恰好与挡风玻璃的偏振方向垂直，根据公式I=I0(cos

(2)利用偏振光反射特性来防止屏幕反光

实验表明，当自然光斜入射玻璃表面时反射光是垂直于入射面的振动较强的部分偏振光，而折射光则是平行于入射面的振动较强的部分偏振光（如图4）。利用这个特性，可在需要防止反射光的屏幕表面涂上一层专门吸收垂直于入射面的偏振光的材料（如新型材料GaAs可吸收特定偏振方向的线偏振光），这样就可减少自然光在经屏幕反射后造成人眼无法读清屏幕内容的现象。

图4

(3)利用偏振片防止居室内的光污染

在阳光充足的白天，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需将室内的普通窗户玻璃用只能透射竖直方向偏振光的偏振片代替便可挡住部分的散射光。如果需要