偏振光的應(yīng)用

第頁(yè)偏振光的應(yīng)用————XXX摘要：名稱(chēng)與定義橫波縱波偏振原理自然光偏振光應(yīng)用：1、汽車(chē)車(chē)燈；2、觀看立體電影；3、生物的生理機(jī)能與偏振光；4、LCD液晶屏；偏振光紅外偏振光在醫(yī)療范圍的應(yīng)用：5、紅外偏振光治療的特點(diǎn)：產(chǎn)生特性定義：光波的光矢量的方向不變，只是其大小隨相位變化的光。偏振光，光學(xué)名詞。光是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動(dòng)方向和光波前進(jìn)方向構(gòu)成的平面叫做振動(dòng)面，光的振動(dòng)面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或線(xiàn)偏振光。橫波光是一種電磁波，是由與傳播方向垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替轉(zhuǎn)換的振動(dòng)形成的。這種振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波我們稱(chēng)之為橫波?？v波聲波是靠空氣或別的媒質(zhì)前后壓縮振動(dòng)傳播的，它的振動(dòng)方向與傳播相同，這類(lèi)波我們稱(chēng)之為縱波。偏振原理：通常光源發(fā)出的光，它的振動(dòng)面不只限于一個(gè)固定方向而是在各個(gè)方向上均勻分布的。這種光叫做自然光。光的偏振性是光的橫波性的最直接，最有力的證據(jù)，光的偏振現(xiàn)象可以借助于實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行觀察，P1、P2是兩塊同樣的偏振片。通過(guò)一片偏振片p1直接觀察自然光（如燈光或陽(yáng)光），透過(guò)偏振片的光雖然變成了偏振光，但由于人的眼睛沒(méi)有辨別偏振光的能力，故無(wú)法察覺(jué)。如果我們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，就可發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨著P2轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn)周期性的變化，而且每轉(zhuǎn)過(guò)90°就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度從最大逐漸減弱到最暗；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)P2則光強(qiáng)又從接近于零逐漸增強(qiáng)到最大。由此可知，通過(guò)P1的透射光與原來(lái)的入射光性質(zhì)是有所不同的，這說(shuō)明經(jīng)P1的透射光的振動(dòng)對(duì)傳播方向不具有對(duì)稱(chēng)性。自然光經(jīng)過(guò)偏振片后，改變成為具有一定振動(dòng)方向的光。這是由于偏振片中存在著某種特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允許平行于偏振化方向的振動(dòng)通過(guò)，同時(shí)吸收垂直于該方向振動(dòng)的光。通過(guò)偏振片的透射光，它的振動(dòng)限制在某一振動(dòng)方向上,我們把第一個(gè)偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光變成偏振光，但是人的眼睛不能辨別偏振光。必須依靠第二片偏振片P2去檢偏振光原理查。旋轉(zhuǎn)P2，當(dāng)它的偏振化方向與偏振光的偏振面平行時(shí)，偏振光可順利通過(guò)，這時(shí)在P2的后面有較亮的光。當(dāng)P2的偏振方向與偏振光的偏振面垂直時(shí)，偏振光不能通過(guò)，在P2后面也變暗。第二個(gè)偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱(chēng)為“檢偏器”。光是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動(dòng)方向和光波前進(jìn)方向構(gòu)成的平面叫做振動(dòng)面，光的振動(dòng)面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或線(xiàn)偏振光。自然光光波是橫波，即光波矢量的振動(dòng)方向垂直于光的傳播方向。通常，光源發(fā)出的光波，其光波矢量的振動(dòng)在垂直于光的傳播方向上作無(wú)規(guī)則取向，但統(tǒng)計(jì)平均來(lái)說(shuō)，在空間所有可能的方向上，光波矢量的分布可看偏振光作是機(jī)會(huì)均等的，它們的總和與光的傳播方向是對(duì)稱(chēng)的，即光矢量具有軸對(duì)稱(chēng)性、均勻分布、各方向振動(dòng)的振幅相同，這種光就稱(chēng)為自然光。偏振光偏振光是指光矢量的振動(dòng)方向不變，或具有某種規(guī)則地變化的光波。按照其性質(zhì),偏振光又可分為平面偏振光（線(xiàn)偏光）、圓偏振光和橢圓偏振光、部分偏振光幾種。如果光波電矢量的振動(dòng)方向只局限在一確定的平面內(nèi)，則這種偏振光稱(chēng)為平面偏振光，若軌跡在傳播過(guò)程中為一直線(xiàn)，故又稱(chēng)線(xiàn)偏振光。如果光波偏振光電矢量隨時(shí)間作有規(guī)則地改變，即電矢量末端軌跡在垂直于傳播方向的平面上呈圓形或橢圓形,則稱(chēng)為圓偏振光或橢圓偏振光。如果光波電矢量的振動(dòng)在傳播過(guò)程中只是在某一確定的方向上占有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種偏振光就稱(chēng)為部分偏振光。偏振光應(yīng)用1、汽車(chē)車(chē)燈汽車(chē)夜間在公路上行駛與對(duì)面的車(chē)輛相遇時(shí)，為了避免雙方車(chē)燈的眩目，司機(jī)都關(guān)閉大燈，只開(kāi)小燈，放慢車(chē)速，以免發(fā)生車(chē)禍。如駕駛室的前窗玻璃和車(chē)燈的玻璃罩都裝有偏振片，而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角，那么，司機(jī)從前窗只能看到自已的車(chē)燈發(fā)出的光，而看不到對(duì)面車(chē)燈的光，這樣，汽車(chē)在夜間行駛時(shí)，即不要熄燈，也不要減速，可以保證安全行車(chē)。另外，在陽(yáng)光充足的白天駕駛汽車(chē)，從路面或周?chē)ㄖ锏牟Ａ戏瓷溥^(guò)來(lái)的耀眼的陽(yáng)光，常會(huì)使眼睛睜不開(kāi)。由于光是橫波，所以這些強(qiáng)烈的來(lái)自上空的散射光基本上是水平方向振動(dòng)的。因此，只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽(yáng)鏡便可擋住部分的散射光。2、觀看立體電影在拍攝立體電影時(shí)，用兩個(gè)攝影機(jī)，兩個(gè)攝影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛，它們同時(shí)分別拍下同一物體的兩個(gè)畫(huà)像，放映時(shí)把兩個(gè)畫(huà)像同時(shí)映在銀幕上。如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個(gè)畫(huà)面，就可以使觀眾得到立體感。為此，在放映時(shí)，兩個(gè)放放像機(jī)每個(gè)放像機(jī)鏡頭上放一個(gè)偏振片，兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡，左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機(jī)上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機(jī)上的偏振化方向相同，這樣，銀幕上的兩個(gè)畫(huà)面分別通過(guò)兩只眼睛觀察，在人的腦海中就形成立體化的影像了。3、生物的生理機(jī)能與偏振光人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲(chóng)的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定太陽(yáng)的方位，然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類(lèi)引到它所找到的花叢。再如在沙漠中，如果不帶羅盤(pán)，人是會(huì)迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。4、LCD液晶屏LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說(shuō)，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線(xiàn)順著分子的排列方向傳播，所以光線(xiàn)經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線(xiàn)能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD是依賴(lài)極化濾光器(片)和光線(xiàn)本身。自然光線(xiàn)是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線(xiàn)。這些線(xiàn)形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線(xiàn)平行的所有光線(xiàn)。極化濾光器的線(xiàn)正好與第一個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線(xiàn)。只有兩個(gè)濾光器的線(xiàn)完全平行，或者光線(xiàn)本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線(xiàn)才得以穿透。LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線(xiàn)。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿(mǎn)了扭曲液晶，所以在光線(xiàn)穿出第一個(gè)濾光器后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個(gè)濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線(xiàn)不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)濾光器擋住?？傊?，加電將光線(xiàn)阻斷，不加電則使光線(xiàn)射出。5、紅外偏振光在醫(yī)療范圍的應(yīng)用：運(yùn)動(dòng)性疼痛——各種亞急性慢性肌肉痛和關(guān)節(jié)痛；各種骨關(guān)節(jié)退行性病變所致的疼痛：頸椎病、肩周炎、肱骨外上髁炎；腰椎間盤(pán)突出癥、膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎、足跟痛與足底痛及各種關(guān)節(jié)炎等；紅外偏振光治療的特點(diǎn)：①無(wú)損傷，②無(wú)痛苦，③無(wú)感染危險(xiǎn)，④治療時(shí)間短，⑤無(wú)副作用及并發(fā)癥，⑥適應(yīng)范圍廣，⑦作為神經(jīng)阻滯的輔助療法或替代療法。偏振光可用于對(duì)藥物有變態(tài)反應(yīng)的高齡、出血性疾病等不宜神經(jīng)阻滯的患者?？膳c各種藥物療法并用。操作者無(wú)須較高的醫(yī)療技術(shù)，在醫(yī)師指導(dǎo)下護(hù)士即可完成局部普通照射操作。激光是單色線(xiàn)性偏振光，紅外偏振光是寬譜橢圓偏振光，類(lèi)似于不同波段低功率激光的復(fù)合應(yīng)用。試驗(yàn)證明，不同波段激光復(fù)合應(yīng)用的療效多優(yōu)于單一激光。產(chǎn)生通過(guò)反射、多次折射、雙折射和選擇性吸收的方法可以獲得平面偏振光。本實(shí)驗(yàn)采用具有選擇吸收的偏振片產(chǎn)生平面偏振光。偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使選擇性吸收很強(qiáng)的微粒晶體在透明膠層中作有規(guī)則排列而制成的，它允許透過(guò)某一電矢量振動(dòng)方向的光（此方向稱(chēng)為偏振化方向），而吸收與其垂直振動(dòng)的光，即具有二向色性.因此自然光通過(guò)偏振片后，透射光基本上成為平面偏振光。由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。特性偏振光示意圖橫波有一個(gè)特性，就是它的振動(dòng)是有極性的。在與傳播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振動(dòng)。我們一般把光波電場(chǎng)振動(dòng)方向作為光振動(dòng)方向。如果一束光線(xiàn)都在同一方向上振動(dòng)，我們就稱(chēng)它們是偏振光，或嚴(yán)格一點(diǎn)，稱(chēng)為完全偏振光。一般的自然光在各個(gè)方向振動(dòng)是均勻分布的，是非偏振光。但是，光滑的非金屬表面在一定角度