劉巖明

（山東省廣饒縣第一中學(xué)，東營 257300）

關(guān)于偏振光的研究，其區(qū)別于傳統(tǒng)光的特性使其能夠在特殊領(lǐng)域有著更加廣泛的應(yīng)用，基于高中階段對偏振光的學(xué)習(xí)，可以從偏振光原理分析的角度入手，對其實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，以完善關(guān)于偏振光的知識體系。

1 常見光的類型

在現(xiàn)實(shí)生活中，對于常見光可以根據(jù)其偏振態(tài)的情況分為非偏振光、部分偏振光、完全偏振光三種類型。

1.1 非偏振光

所謂非偏振光，也就是指較為常見的自然光，這種光具有傳播方向上的統(tǒng)一性，在任何一個(gè)傳播方向上，非偏振光的振幅均表現(xiàn)一致。

非偏振光是由大量原子、分子的光復(fù)合而成，單一原子、分子發(fā)出的光，其矢量方向與光的實(shí)際傳播方向相互垂直，且振動(dòng)方向存在矢量上的高度一致。

1.2 部分偏振光

作為介于非偏振光和完全偏振光的一種特殊形態(tài)，部分偏振光的存在是由于在光的某一矢量方向上振幅占據(jù)優(yōu)勢，與其矢量方向垂直的光的振幅最?。ㄈ鐖D1所示）。

圖1 部分偏振光示意圖

由圖1可以看出，，也就意味著在相互垂直的兩個(gè)光矢量方向上的振動(dòng)幅度矢量和并不相等。

1.3 完全偏振光

根據(jù)光矢量的傳播不同，對于完全偏振光可以將其分為線偏振光與橢圓偏振光兩種。線偏振光指的是光矢量振動(dòng)方向的唯一性，這種線偏振光也被稱為平面偏振光；橢圓偏振光則區(qū)別于線偏振光，根據(jù)光矢量轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的振動(dòng)強(qiáng)弱變化情況，可以將其分為橢圓偏振光與園偏振光。在研究過程中，為便于理解，可以將橢圓偏振光看做兩個(gè)相互垂直方向上的線偏振光的矢量合成，如此一來，將大大降低關(guān)于橢圓偏振光的研究難度。

2 偏振光的實(shí)際應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)生活中，偏振光技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，如當(dāng)前較為火熱的3D電影、紅外偏振光治療儀等。

2.1 偏振光與3D電影

隨著電影技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)2D電影基礎(chǔ)上發(fā)展起來的3D電影，為廣大消費(fèi)者帶來了全新的視聽體驗(yàn)。從技術(shù)角度分析，以往2D電影所展現(xiàn)的僅僅是左右、上下的平面空間，3D電影則能夠呈現(xiàn)出包括前后在內(nèi)的三維空間，這就是利用了偏振光的原理。

在拍攝過程中，攝影師同時(shí)使用兩臺攝像機(jī)模擬人眼錄制視頻，進(jìn)而得到兩個(gè)不同視角看到的視頻圖像，其中，這兩臺攝像機(jī)的鏡頭分別加入了偏振片，且兩者能夠通過的偏振光矢量方向呈90°夾角。在觀看此類影片的過程中，需要佩戴專業(yè)的眼鏡（3D眼鏡）才能夠看到清晰的電影畫面，該眼鏡也是利用了偏振光的原理，左右兩個(gè)鏡片的偏振光矢量在方向上相互垂直（如圖2所示），且與錄制視頻時(shí)攝像機(jī)鏡頭偏振片的左右設(shè)置相一致，左邊眼鏡只能看到左邊攝像機(jī)錄制的視頻，右邊眼鏡只能看到右邊攝像機(jī)錄制的視頻，兩個(gè)影像在人的大腦中進(jìn)行合成，視頻的空間層次感也就體現(xiàn)出來。

圖2 3D眼鏡左右鏡片偏振光的通過情況（完全偏振）

2.2 紅外偏振光治療儀

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，偏振光的應(yīng)用也較為廣泛，其中，基于紅外偏振光的治療效果已經(jīng)得到臨床驗(yàn)證，作為一種寬譜的橢圓偏振光來說，其效果類似于多波段低功率偏振光的復(fù)合應(yīng)用，在治療效果方面，要明顯優(yōu)于單一的激光治療技術(shù)。

在正常使用的情況下，基于多波段低功率的復(fù)合光照射作用，在偏振光方向軸上會(huì)產(chǎn)生復(fù)合光的諧振點(diǎn)，當(dāng)該諧振點(diǎn)作用于人的皮膚時(shí)，將導(dǎo)致人的皮膚升溫，為保證治療效果，多將溫度控制在37℃以下，使人體內(nèi)酶活性維持在最佳狀態(tài)。針對這一特點(diǎn)，紅外偏振光在醫(yī)學(xué)治療中的使用應(yīng)處于弱偏振的狀態(tài)，否則，將會(huì)對患者的身體造成不同程度的傷害。

2.3 偏振光在液體濃度檢測中的應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)生活中，基于某種原因，需要對某一特定溶液濃度進(jìn)行檢測，為此，研究人員通過檢測指定溶液旋光率的方法確定其濃度，所使用到的儀器就是旋光計(jì)。

旋光計(jì)由光源發(fā)生器、偏光鏡、測量管、檢偏鏡等部分共同組成，將待檢溶液注入測量管后，由于旋光的作用，通過檢測裝置可以看到相對應(yīng)的光亮，在轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏鏡的過程中，光亮大小在不斷變化，當(dāng)檢偏鏡的視野再次變暗的時(shí)，檢偏鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度就是待檢溶液的旋光度，進(jìn)而求出其濃度，具體計(jì)算公式如下：

其中，C為溶液的濃度（g/100mL），l為旋光管長度（dm）。

若被測物質(zhì)是純液體，則按下式進(jìn)行換算：

其中，ρ為液體的密度。為更好地分析溶液濃度，研究人員根據(jù)偏光角的不同設(shè)計(jì)了更為直接的溶液濃度，針對日常生活中常見的溶液旋光角的不同，制定了與之相對應(yīng)的濃度標(biāo)識卡片。

3 結(jié)束語

偏振光的應(yīng)用在一定程度上解決了日常生活中所面臨的部分問題，作為高中生，在學(xué)習(xí)偏振光原理的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，以完善自身知識體系，促進(jìn)個(gè)人全面發(fā)展。并且，在今后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)當(dāng)具備創(chuàng)新意識，發(fā)現(xiàn)偏振光更多的應(yīng)用實(shí)例。