濾光偏振片 - 偏振

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引言

光可以用電磁波 (EMW) 來表示，它透過同時振盪電場和磁場強度來傳播。這裡，電場將垂直於磁場，反之亦然。不僅如此，這兩個分量一起垂直於光波的傳播方向振盪。

與磁場相比，在考慮光作為電磁波時，主要考慮的是平面中電場引起的振盪。因此，光電磁波也被稱為橫波。由於產生電磁波的原子可以在所有方向上振動或擺動，因此難以將光聚焦在我們需要的點上。對於某些應用，需要降低光的強度，例如在車輛中以防止事故，不應該有明亮光的反射。

DECHAMMAKL，電磁波，CC BY-SA 4.0

為了克服這類問題，應透過使原子開始向所有方向振盪來降低光波強度的亮度，從而使光波僅在一個方向上傳播。這個過程稱為偏振，它使用偏振片來完成。

什麼是偏振？

我們知道光是一種橫向電磁波，其中考慮電場，它垂直於光在平面內的傳播方向傳播。光中的粒子在不同的方向上振盪，導致電場分量的振動在平面內的所有方向上振動。因此，在普通光中，電場的振動將處於不同的方向，導致非偏振光。假設我們將除一個方向之外的所有方向上的電場振動都限制住，則稱其為偏振光，而獲得偏振光的這個過程稱為偏振。

Dave3457，圓偏振。圓偏振光 圓偏振器 建立左手螺旋檢視，

光的偏振型別

• 線偏振

• 圓偏振 - 相同振幅，相位差 90 度。

• 橢圓偏振 - 不同振幅，相位差 90 度。

什麼是偏振片？

可以透過使非偏振光透過薄晶體材料片來獲得光的偏振。這種薄晶體材料被稱為偏振片或偏振器。偏振片中的分子位於特定方向，稱為偏振片的軸，這有助於僅允許那些與該軸一致的振盪電場透過。因此，產生偏振光。

什麼是偏振片膜？

偏振片膜由具有長分子鏈或原子的有機材料組成，這些分子鏈或原子在特定方向上排列。在偏振片膜中，晶體材料分子放置在兩種類似玻璃的片狀物質之間。在製作偏振片膜時，我們考慮的晶體材料是硫酸奎寧或海帕石，它們放置在兩種透明硝酸纖維素聚合物薄膜之間。然後透過在特定方向上施加電場或磁場來排列這些晶體，從而形成偏振片的軸。

如何使用偏振片膜偏振光？

當具有在所有方向上振盪的橫向電場的非偏振光穿過偏振片膜時，在一個方向上振盪的偏振光波將被透射出偏振片。透射偏振光的傳播方向取決於偏振片膜內原子或分子的排列方向。這有助於降低用於許多光應用的光的強度或亮度。如果$\mathrm{I_{0}}$是非偏振光透過偏振片膜的總強度，則來自偏振片的透射光強度為 I。假設偏振光方向與偏振片軸之間的夾角為$\mathrm{\theta}$，則透射波的振幅將為$\mathrm{Ecos\:\theta}$。這裡 E 是電場分量的振幅。則根據馬呂斯定律，非偏振光強度與透射偏振光強度之間的關係為：

$$\mathrm{I=I_{0}cos^{2}\theta }$$

光的偏振方向

光的偏振方向只不過是偏振後電場振盪的方向。非偏振光（其中電場在所有方向上振盪）可以轉換為偏振光（其中電場僅在一個方向上振盪）。這個過程僅允許一個方向的電磁波透過使用偏振片來實現。因此，偏振片可以控制光的傳播方向。這意味著偏振光的傳播方向將是薄膜上偏振片軸的方向。

偏振片的用途

• 在太陽鏡中，以減少有害的陽光射入我們的眼睛。

• 在車輛的前照燈中，控制光的亮度有助於減少事故的發生。

• 在相機中，用於獲得更好的彩色照片。

• 在火車和飛機的玻璃窗中，偏振片膜有助於減少透過的光的亮度。

常見問題

Q1. 除偏振片外，還有哪些其他方法可以偏振光？

A1. 光的偏振可以透過其他過程獲得，例如光散射、光反射和尼科爾稜鏡。

Q2. 偏振片中的二向色性物質是什麼意思？

A2. 在偏振片中，使用二向色性晶體，這意味著這些型別的物質僅允許特定方向的振盪波透過，並吸收其餘的。

這種物質選擇一個方向的波透射的過程稱為二向色性，這種物質稱為二向色性物質。

Q3. 有沒有可以自行偏振光的天然有機材料？

A3. 是的，液晶是一種可以偏振光並透射的有機材料，因為液晶內部的所有分子都將在一個方向上特定排列。

Q4. 偏振片中的分析器是什麼？

A4. 我們可以在光的偏振過程中使用兩個偏振器。分析器充當第二個偏振器，這有助於確定從第一個偏振器透射的光是否是平面偏振的。

Q5. 當偏振器和分析器相互垂直時，解釋偏振光？

A5. 假設偏振器軸平行排列，則從非偏振光中，只有那些與偏振器軸方向平行的振盪電場才允許透過。之後，如果我們放置一個分析器，其軸垂直排列，則沒有任何偏振光將穿過分析器。這是因為從偏振器出來的偏振光正在平行振盪。