偏振光及其应用

金仲辉

中学生龙龙问：“偏振光是一种什么样的光，它有什么应用？”

要回答这个问题，首先要从光的特征谈起，光是一种波，我们将振动方向与传播方向垂直的波称为横波，而光正是一种横波，假设光水平向右传播。用S来表示向右传播的光，在同一时间，光沿垂直于S各个方向的振动是均匀分布的（如图1），太阳光、燃烧产生的光和日常的灯光都具有上述的特点，这类光我们称为自然光。

我们再来分析介绍偏振片，它是用人工方法制造的一种薄片，薄片内嵌有一种对光具有很强的吸收选择性的微粒晶体，在制造中使它们有规则地排列，它允许某一振动方向的光透过而吸收其他振动方向的光，因此，一束自然光通过偏振片P后，透射光就成为仅在某一方向振动的光，如图2，我们称这种光为线偏振光。

如果令一束自然光通过两个偏振片P₁和P₂，如图3，如上所说，通过P₁后的光为线偏振光，现令P₂绕着传播方向旋转，我们可观察到光强是变化的，当P₂的透光方向和P₁的平行时，光强最强，当P₂的透光方向和P₁的透光方向垂直，光强最弱（若是理想的偏振片，光强为零）。

正因为光偏振现象的这种物理特性，所以它有着极为广泛的应用，例如，甲汽车驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩常装有偏振片，而且规定它们的透光方向一致并与水平面成45°角，于是司机从前窗能够看到自己车灯发出的光，当对面有乙车驶来时，由于乙车灯发出的偏振光也是与水平面成45°角，刚好与甲车前窗玻璃的偏振方向成90°角，被偏振片过滤，因此甲车司机几乎看不见对面乙车的灯光，这样保证了行车的安全。

此外，线偏振光通过糖溶液后，它的振动方向会发生偏转，偏转角度大小和它经过的糖溶液的浓度有关，可以利用这个性质测量糖的浓度，测定含糖量大小的糖度计就是建立在上述原理基础上的，利用光偏振现象，我们还可测定蛋白质的二级结构和化学分子的结构等。

责任编辑：林洋endprint