什么是偏振光?
光可以被视为由一些微小的波组成。这些波可以在任何平面上振动。在特定的光束中,有些波可以上下振动,有些波可以左右振动,有些波可以对角振动。它们的振动方向可以在所有方向上均匀分布,没有一个振动平面比其他平面支配或占据更大的光波份额——普通的太阳光或灯泡发出的光也是如此。
然而,现在让我们想象光穿过一个透明的晶体。晶体由规则排列的原子或原子团组成。因此,光波会发现,当它的振动平面恰好位于两个原子平面之间时,它可以轻易地穿过这个晶体。如果它的振动平面与原子平面形成一个角度,它就会撞击原子。因此,光波在继续振动之前需要消耗大量的能量。这种光将被部分或完全吸收。
你可以通过以下方式想象这是什么样子:试着想象你自己
将绳子的一端绑在邻居院子里的树上,另一端握在手中。让我们假设绳子穿过了篱笆中的两根竹子。好吧,如果你现在用绳子上下波动,这些波动会从两根竹子之间穿过,从你的手传到树上。这时,栅栏对你的波浪是“透明的”。然而,如果你让绳子左右摇摆,绳子会碰到两根竹子,波浪不会穿过栅栏。
一些晶体可以迫使光波将所有能量分成两个独立的光束。此时,振动平面不再均匀分布。在其中一个光束中,所有的波都在一个特定的平面上振动;在另一个梁中,所有的波在与第一个梁的平面成直角的平面上振动:不可能有对角振动。
当光波*在特定平面上振动时,我们称这种光为“平面偏振光”,或简称为“偏振光”。然而,向各个方向振动的普通光是“非偏振光”。西方国家称偏振光为“偏振光”。
为什么称之为“偏振光”?当这一现象在1908年首次被命名时,发明这一名称的法国工程师马里乌斯对光的本质有一个错误的理论。他认为光是由像磁铁一样具有北极和南极的粒子组成的。他认为穿过水晶的光可能是在南极和北极的同一个方向。这个想法后来被证明是错误的,但这个名字已经被牢牢记住,不能改变。
当晶体产生两个偏振面不同的光束时,这两个光束的性质略有不同。它们穿过晶体时所经历的偏转大小可能不同。因此,我们可以尝试设计一种晶体,使它能完全反射一束光,只让另一束光通过。
当使用一些晶体时,只有一束光能通过,因为另一束光能被吸收并转化为热量。偏振眼镜片(在塑料中嵌入许多这种类型的微小晶体)以上述方式吸收大量的光,并且由于镜片的着色而吸收更多的光。这就是这个镜头消除眩光的方法。
当偏振光通过含有一些不对称分子的溶液时,它的振动平面会扭曲一个角度。化学家可以根据这种扭曲的方向和角度对这种分子的真正结构做出许多推论,特别是对有机化合物分子。正因为如此,偏振光对化学理论来说一直是极其重要的。