光的偏振在工程實(shí)際中的應(yīng)用

1、光的偏振在工程實(shí)際中的應(yīng)用論文導(dǎo)讀：光的偏振在科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用已有幾十年時(shí)間了。光先后通過(guò)透光軸相互垂直的兩片偏振片后。關(guān)鍵詞：光的偏振，偏振片光的偏振在科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用已有幾十年時(shí)間了，但很多物理教師對(duì)這方面具體應(yīng)用情況缺乏了解，導(dǎo)致授課時(shí)在聯(lián)系工程實(shí)際方面捉襟見(jiàn)肘。為此，筆者查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)光的偏振在工程實(shí)際中的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究和分類，希望能對(duì)各位同仁的教學(xué)有所幫助。一、偏振片在消光、濾光和測(cè)光強(qiáng)方面的應(yīng)用我們知道，通過(guò)偏振片的光的光強(qiáng)將變?yōu)樵鈴?qiáng)的二分之一，而根據(jù)馬呂斯定律，當(dāng)兩個(gè)相互平行的偏振片的透光軸成角時(shí)，通過(guò)兩偏振片的光的光強(qiáng)將隨著角的變化而變化，

2、這就是偏振片在消光和濾光方面應(yīng)用的依據(jù)。1、偏振片在濾光方面的應(yīng)用大家知道，從水平的平面上反射而來(lái)的光含有大量只在水平方向振動(dòng)的線偏振光；如果它們進(jìn)入眼睛，視網(wǎng)膜上的視神經(jīng)在它的電場(chǎng)作用下，就會(huì)引起炫耀與疲勞的感覺(jué)。因此，可通過(guò)消除反射光中水平方向振動(dòng)的線偏振光來(lái)消除炫光現(xiàn)象。應(yīng)用的具體實(shí)例有偏振太陽(yáng)鏡、偏振望遠(yuǎn)鏡、飛機(jī)和輪船上的濾光玻璃窗、照相機(jī)的偏振濾光片、偏振檢眼鏡等等。2、人造偏振片在消光方面的應(yīng)用根據(jù)馬呂斯定律，光先后通過(guò)透光軸相互垂直的兩片偏振片后，出射光強(qiáng)為零，而線偏振光通過(guò)偏振片時(shí)，如果光振動(dòng)方向與透光軸方向垂直，出射光強(qiáng)也為零。利用以上規(guī)律，就可實(shí)現(xiàn)消光。下面以汽車前燈的避炫

3、裝置、劇院和影院休息室的偏振窗為例簡(jiǎn)要說(shuō)明。汽車前燈的避炫裝置原理：所有汽車上的的前窗玻璃和前燈采取統(tǒng)一裝法使用偏振玻璃，即玻璃的透光方向均為從司機(jī)視場(chǎng)的左下向著右上與水平面成450，如圖1所示。當(dāng)車輛對(duì)駛時(shí)，任一輛車上前窗和前燈的玻璃的透光軸就必然和迎面而來(lái)的任一輛車上的前窗及前燈的透光軸相互正交。于是，每一個(gè)駕駛員都能夠看見(jiàn)自己車上的前燈照在前面路上的光線。而他的前窗卻阻止了那些從對(duì)面駛過(guò)來(lái)的車輛的前燈所直接射來(lái)的強(qiáng)烈光線。劇院和影院休息室的偏振窗的原理：把劇、影院休息室或過(guò)道上所有門窗上的玻璃全部換上透明的人造偏振片，進(jìn)入劇場(chǎng)內(nèi)部入口處的那些人造偏振片的透光軸安裝成水平方向，剩下的安裝成

4、豎直方向。這樣，人們?nèi)钥梢院芮宄貜男菹⑹一蜻^(guò)道上看見(jiàn)兩邊（劇場(chǎng)內(nèi)部與街道上的）的情形；可從街道上反射而來(lái)的光線中炫目的反光卻被豎直安裝的偏振窗濾去了；雖然戶外的光線仍能部分地透進(jìn)來(lái)照亮休息室與過(guò)道，卻完全不能通過(guò)第二道正交的偏振窗在射進(jìn)劇場(chǎng)里面去。圖1 迎面對(duì)駛的車輛上偏振玻璃透光方向示意圖3、偏振片在測(cè)光強(qiáng)方面的應(yīng)用：取兩塊偏振片，將一片固定，另一片則可以繞共同軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而且能從它周圍弧形的標(biāo)尺刻度上直接讀出它與第一塊偏振片透光軸之間的角度。這樣組合起來(lái)，就是一個(gè)測(cè)量光強(qiáng)的儀器，可用來(lái)測(cè)定一個(gè)光源的，或是透過(guò)某種濾光器、某種液體后透射光的相對(duì)強(qiáng)度。4、偏振片在立體電影中的應(yīng)用。拍攝立體

5、電影的底片是由兩層透明的膠片所合成的。在它的每一層面上涂著只能感受一種方向振動(dòng)的偏振光的特種感光劑，這種感光劑對(duì)于其他方向振動(dòng)的偏振光不會(huì)引起光化學(xué)反應(yīng)，而仍舊是完全透明的。論文參考。兩層膠片上的像以互成900的角度偏振著；觀看立體電影的眼鏡上的兩塊鏡片的透光軸又配合著像的振動(dòng)方向而安裝。因此，觀眾的每一只眼睛都只能看見(jiàn)其中一層上顯現(xiàn)的像，對(duì)于不與自己鏡片透光軸方向一致的另一層膠片上的像則仍視而不見(jiàn)，完全跟沒(méi)有一樣。論文參考。由于這個(gè)緣故，最后兩眼分別對(duì)這兩種形象的視覺(jué)便合并為一個(gè)共同的意識(shí)，而使人獲得了具有縱深感的立體圖像。二、人為雙折射的應(yīng)用人為雙折射的各種效應(yīng)有：光彈效應(yīng)、電光效應(yīng)（克爾

6、效應(yīng)和泡克爾斯效應(yīng)）、磁光效應(yīng)（佛克脫效應(yīng)和科頓穆頓效應(yīng)）。利用這些效應(yīng)可測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等，還可用來(lái)制作光開關(guān)、高速快門等。這些方面的應(yīng)用通常在普通物理教材中都有所介紹，在此不再贅述。三、旋光現(xiàn)象的應(yīng)用旋光現(xiàn)象分為物質(zhì)旋光和磁致旋光（法拉第效應(yīng)和克爾效應(yīng)）兩種情況。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)線偏振光通過(guò)旋光物質(zhì)時(shí)，其振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度決定于旋光物質(zhì)的性質(zhì)、厚度以及入射光的波長(zhǎng)等。這方面應(yīng)用的典型例子就是糖量計(jì)。磁致旋光中的法拉第效應(yīng)是指：加在光學(xué)介質(zhì)上的外部磁場(chǎng)會(huì)使通過(guò)光學(xué)介質(zhì)的偏振光發(fā)生偏振面的旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角和外加磁場(chǎng)的關(guān)系為式中是比例系數(shù)，叫費(fèi)爾德常量；是光波在截至中傳播的距離，即磁場(chǎng)與光線之

7、間相互作用的長(zhǎng)度。測(cè)出偏振免轉(zhuǎn)角和磁場(chǎng)中的光路長(zhǎng)度，即可由上式測(cè)出外界磁場(chǎng)。若磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生，則可由之測(cè)量值求出電流的大小。磁致旋光中的克爾效應(yīng)是指反射光的磁光效應(yīng)，即：處于磁場(chǎng)中的介質(zhì)，對(duì)于入射的線偏振光，會(huì)產(chǎn)生一反射的橢圓偏振光，而且此橢圓偏振光還要旋轉(zhuǎn)一定的角度。磁致旋光的兩種應(yīng)用1、磁光記錄用磁性薄膜材料作為記錄介質(zhì)時(shí)，利用此薄膜的磁化特性，可以實(shí)現(xiàn)信息的記錄和擦除，而利用法拉第效應(yīng)或克爾效應(yīng)則方便地讀出它所記錄的信息。2、磁光偏頻激光陀螺圖2磁光偏頻激光陀螺儀原理示意圖如圖2 所示，激光陀螺是一個(gè)用三個(gè)(或三個(gè)以上)反射鏡圍成的封閉的環(huán)形激光器。環(huán)形激光腔內(nèi)形成的順時(shí)針(CW)和逆

8、時(shí)針(CCW)兩束激光在腔內(nèi)沿相反方向傳播，從而構(gòu)成激光陀螺。當(dāng)激光陀螺相對(duì)慣形系統(tǒng)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，順、逆兩束光所通過(guò)的光路長(zhǎng)度相同，這時(shí)兩束光的頻率相同。當(dāng)激光陀螺相對(duì)慣性空間繞垂直于環(huán)形腔平面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向的激光束所通過(guò)的光程要比逆轉(zhuǎn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的激光束所通過(guò)的光程長(zhǎng)。論文參考。由于光程長(zhǎng)度的變化，使兩束光的頻率發(fā)生變化。在理想情況下，這一頻率差(或稱拍顛)和環(huán)形激光器的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比，即式中，是環(huán)形光路所包圍的面積；是環(huán)形光路長(zhǎng)度；是激光波長(zhǎng)。當(dāng)較小時(shí)，由于正反方向的兩束光微弱的背向散射所引起的耦合，可使它們鎖定在同頻率上，出現(xiàn)“閉鎖”。而利用法拉第效應(yīng)或克爾效應(yīng)，在激光陀螺中產(chǎn)生一個(gè)附加的偏頻，可巧妙地避開“閉鎖區(qū)”，使它在線性區(qū)工作。具體做法是用一個(gè)磁光元件（“磁鏡”）來(lái)代替圖2中的反射鏡M2。由于篇幅所限，本文主要從三個(gè)