7.2 起偏和检偏在线视频

如何获得偏振光呢

有一种只允许单一方向的光通过的器件

叫偏振片

这个就是偏振片

当放在面前的时候可以看到

透过偏振片看到变暗了

我再加上同样的一块偏振片

这个时候大家看到跟刚刚是一样的亮的

现在我旋转一块偏振片90度

这个时候大家已经看不清

这实际上就是偏振片

而我们戴的看3D电影的眼镜

它大多也是偏振片

比如我现在戴上这个3D眼镜

大家看没有直接看亮度那么亮

现在我戴上同样的另一块3D眼镜

同一个方向

大家看跟刚刚看一片的时候是一样亮的

现在我把这一块3D眼镜旋转180度

大家还看得清吗

这说明这个3D眼镜实际上是偏振片做的

偏振片允许通过的光振动方向

称为偏振片的偏振化方向

通常用一个双箭头这样的符号来表示

通过偏振片如何来获得偏振光呢

这是一束自然光

通过一个偏振片变成了线偏振光

这个偏振片我们就称为起偏器

通过偏振片以后

光的强度变成了原来的一半

如果原来强度是I₀

通过起偏器以后光强就变成I₀/2

用偏振片同样也可以检测光的偏振类型

迎着光的传播方向去观察

通过偏振片以后的光强变化

可以识别不同的偏振光

这个称为检偏

让待测的光通过偏振片

如果迎着光的传播方向观察

透过以后的光强变化了

那么根据变化的情况

偏正态可以被分辨出来

比如刚刚经过起偏以后的偏振光

现在在后面放上一个检偏器

当检偏器的偏振化方向

与起偏器的偏振化方向一致的时候

我们观察到的光强是不变的

仍然是I₀/2

而当检偏器的偏振化方向

与起偏器的偏振化方向相互垂直的时候

通过检偏器以后完全光透不过去

这称为消光现象

下面我们来观察一下

偏振光通过旋转的偏振片以后光强的变化

起初检偏器偏振化方向

与线偏振光偏振化方向一致

经过检偏器投影到观察屏上

得到一个光斑的强度

现在旋转检偏器我们发现

屏幕上光的强度逐渐的减弱

当转到检偏器的偏振化方向

与起偏器相互垂直的时候

我们看到屏幕上完全变暗了

这个时候光强为零 即为消光

如果是一束自然光

通过一个旋转的检偏器呢

它的光强是不会变化的

比如这束自然光照到一个偏振片上

我们看到屏幕上一个光强

现在旋转检偏器无论旋转到什么角度

屏幕上光的强度还是不变的

而如果是部分偏振光呢

一个部分偏振光通过检偏器以后

我们看到这是某一个时候的光强

现在旋转检偏器看到光强在变化

由最强到最弱

但是不会出现消光现象

由此我们就可以判断

入射的是部分偏振光

线偏振光通过偏振片以后的光强

遵循马吕斯定律

设线偏振光入射的时候的强度是I₀

后面的检偏器偏振化方向

与线偏振光的偏振化方向夹角为（如图）

那么通过偏振片以后光强为I

这个I等于（见公式）

这就是马吕斯定理

下面我们对马吕斯定律做简单的证明

设偏振光光矢量振幅为E₀

后面的偏振片偏振化方向

与E₀之间有一个夹角为a

现在我们将E₀分解为

平行和垂直于偏振片偏振化方向的两个分量

显然能够通过偏振片的

只有平行分量E₁

它的大小等于E₀cosa

由于光强是跟光振幅E²成正比的

即（见公式）

这里I指的透过偏振片以后的光强

I₀是通过偏振片之前的线偏振光的光强

所以得到（见公式）

因此就得到（见公式）

马吕斯定律就得到了证明

根据这个表达式

显然当a=0或者π的时候I=I₀

也即如果偏振片的偏振化方向

与线偏振光的偏振化方向一致的话

这个光强全部透过去

跟原来光强是一样的

当α=π/2或者3π/2的时候

则I=0

也即偏振片的偏振化方向

如果跟线偏振光的偏振化方向垂直的时候

光强就变成了0

即所谓的消光的现象了

偏振片广泛的应用于日常生活当中

如太阳眼镜

立体电影当中所戴的3D眼镜

也是偏振片做的

下面我们来说明一下立体电影

观看和拍摄的简单过程

拍摄的时候是用两个镜头

从两个不同的方向同时拍摄同一个画面

然后制成电影胶片

放映的时候要左右两台放映机同步的放映

如果用裸眼去观察

同步放映出来的电影屏幕

我们看到的是重影

在电影放映机前再加装偏振片

这两个偏振片的偏振化方向

是相互垂直的

在屏幕上我们就看到重叠的影像

要观察清楚这样的电影

必须要戴上偏振眼镜

这个偏振眼镜左眼和右眼

偏振化方向是不一致的

这样左眼他只能看左边的放映机印出的画面

右眼只能看右边放映机印出的画面

这样左右眼同时观看

两个不同角度得到的影像

就会产生立体的感觉

这就是我们观看立体电影产生的效果