1. 椭圆偏振测量术和偏振光
光的偏振（polarization of light）振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光）。凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。 1、线偏振光 在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。你可以通过一个实验想象这是一种什么景象：你把一根绳子的一头拴在邻居院子里的树上，另一头拿在你手里。再假定绳子是从篱笆的两根竹子的正当中穿过去的。如果你现在拿绳子上下振动，绳子产生的波就会从两根竹子之间通过，并从你的手传到那棵树上。这时，那座篱笆对你的波来说是"透明的"。但是，要是你让绳子左右波动，绳子就会撞在两根竹子上，波就不会通过篱笆了，这时这座篱笆就相当于一个起偏振器件。 2、部分偏振光 光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。 当光线从空气（严格地说应该是真空）射入介质时，布儒斯特角的正切值等于介质的折射率n。由于介质的折射率是与光波长有关的，对同样的介质，布儒斯特角的大小也是与光波长有关的。以光学玻璃折射率1.4-1.9计算，布儒斯特角大约为54-62度左右。当入射角偏离布儒斯特角时，反射光将是部分偏振光。 3、椭圆偏振光 在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果。 4、圆偏振光 旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。在我们的观察时间段中平均后，圆偏振光看上去是与自然光一样的。但是圆偏振光的偏振方向是按一定规律变化的，而自然光的偏振方向变化是随机的，没有规律的。 应用： 1. 电子表的液晶显示用到了偏振光。 两块透振方向相互垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。外界的自然光通过第一块偏振片后，成了偏振光。这束光在通过液晶时，如果上下两极板间没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90度（这种性质叫做液晶的旋光性），于是它能通过第二块偏振片。第二块偏振片的下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶盒看起来是透明的。但在上下两个电极间有一定大小的电压时，液晶的性质改变了，旋光性消失，于是光线通不过第二块偏振片，这个电极下的区域变暗，如果电极刻成了数字的笔画的形状，用这种方法就可以显示数字。 偏振镜效果 2. 在摄影镜头前加上偏振镜消除反光。 在拍摄表面光滑的物体，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于光线的偏振而引起的。在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜面，能够阻挡这些偏振光，借以消除或减弱这些光滑物体表面的反光或亮斑。要通过取景器一边观察一边转动镜面，以便观察消除偏振光的效果。当观察到被摄物体的反光消失时，既可以停止转动镜面。 3. 摄影时控制天空亮度，使蓝天变暗。 由于蓝天中存在大量的偏振光，所以用偏振镜能够调节天空的亮度，加用偏振镜以后，蓝天变的很暗，突出了蓝天中的白云。偏振镜是灰色的，所以在黑白和彩色摄影中均可以使用。 4. 使用偏振镜看立体电影 在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像,制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光.左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变.观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。 当然,实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置。光在晶体中的传播与偏振现象密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性，制造用于测量的光学器件，以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制等技术手段。 5、生物的生理机能与偏振光 人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支单眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。 再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。 6、汽车使用偏振片防止夜晚对面车灯晃眼 远光灯是非常讨厌的，但是利用光的偏振可以解决这个问题。我们可以将汽车灯罩设计成斜方向45°的偏振镜片，这样射出去的光都是有规律的斜向光。汽车驾驶员戴一副夜间眼镜，偏振方向与灯罩偏振方向相同。如此一来，驾驶员只能看到自己汽车射出去的光，而对面汽车射来光的震动方向，正好是与本方向汽车程90°角，那样对面的车灯光线就不会再晃到驾驶员的眼睛。 当然这个设想要实现还是需要很漫长的道路的，首先世界必须制定一个统一的标准，来规定灯罩与眼镜的偏振方向；其次偏振眼镜必然会损失一部分光线，那么驾驶员的视野会受到影响；而且汽车大灯的功率都很大，其一半的能量都被偏振镜片吸收，一定会产生大量的热，对于汽车灯罩的做工，也是一个非常大的考验。
2. 椭圆偏振光与部分偏振光的检验
1.若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是自然光或圆偏振光。这时在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片。如果强度仍然没有变化是自然光；如果出现两次消光，则是圆偏振光，因为1/4玻片能把圆偏振光变为线偏振光
2.如果用偏振片进行观察时，光强随偏振片的转动有变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置，在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行，再次转动偏振片会若出现两次消光，即为椭圆偏振光，即椭圆偏振片变为线偏振光；若还是不出现消光，则为部分偏振光。
3.如果随偏振片的转动出现两次消光，则这束光是线偏振光。
3. 椭圆偏振光经过检偏器
获得或检验偏振光的光学器件,是起偏器和检偏器的总称。由自然光获得某种状态偏振光的光学器件称起偏器。从自然光获得偏振光的过程称起偏。根据所得偏振光的状态不同,起偏器可分成三类:得到线偏振光的为线起偏器;得到圆偏振光的为圆起偏器;得到椭圆偏振光的为椭圆起偏器。
线起偏器又分三种:①利用反射起偏的透明介质片,利用折射起偏的玻片堆(见布儒斯特定律)
;②利用二向色性起偏的偏振片;③利用晶体双折射起偏的晶体起偏器,如尼科耳.
4. 椭圆偏振光的获得与检验
偏振是指横波的振动矢量(垂直于波的传播方向)偏于某些方向的现象。纵波不发生偏振。振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。偏振光的分类:线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光
5. 检测椭圆偏振光
迎着光束，观看所有偏振矢量的最外边缘所形成的轨迹的形状(直线、椭圆、圆等等)。单纯的使用偏振无法完全区分这四种偏振光，应该再加上一个1/4玻片，具体如下：1、用偏振片进行观察，若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是自然光或圆偏振光。这时在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片。如果强度仍然没有变化是自然光；如果出现两次消光，则是圆偏振光，因为1/4玻片能把圆偏振光变为线偏振光。2、如果用偏振片进行观察时，光强随偏振片的转动有变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置，在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行，再次转动偏振片会若出现两次消光，即为椭圆偏振光，即椭圆偏振片变为线偏振光；若还是不出现消光，则为部分偏振光。3、如果随偏振片的转动出现两次消光，则这束光是线偏振。
扩展
T
自然光又称"天然光"，不直接显示偏振现象的。它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性。
从普通光源直接发出的天然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向。这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫做自然光。光又称"可见光"。
一般自然光由七种颜色光组成，分别是:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
6. 观测圆偏振光和椭圆偏振光
偏振光的本质,就是具有相同相位的光子汇聚在一起。因为偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波，按照其性质，偏振光又可分为平面偏振光，圆偏振光和椭圆偏振光，部分偏振光几种，如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内。
7. 椭圆偏振光和部分偏振光检验
偏振光的产生及检验
当一束自然光经起偏器后，得到线偏振光再入射到波片时，被分成E。和Ee两个振动分量，由于它们在晶体内的传播速度不同，通过波片后产生一定的位相差，出射后两束光速度相同，合成后一般得到椭圆偏振光，o光相对e光的位相差为
=2π/λ ×（no- ne）d
d — 波片厚度
在满足以下两个条件时，出射光是圆片振光：
1.起偏器的透光轴与波片的快（慢）轴夹角α= 45°
2.两束光在波片中产生位相差
=（2m +1）× π/ 2 (m = 0; ±1; ±2; )
或 Δ= ( no – ne ) d =（m + 1/ 4） λ
可见，该波片是λ/4波片，因此线偏振光只有通过λ/4波片才可能产生圆偏振光。
如何检验圆偏振和椭圆偏振光呢？一般采用以下两种方法：
1、让圆或椭圆偏振光透过检偏器，通过旋转检偏器观察能量变化，来确定光的偏振态。
2、将圆偏振或椭圆偏振光变换成线偏振光，再通过马吕斯定律进行检验。
8. 椭圆偏振光实验
光有五种偏振态：自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
获得偏振光的几个方法：
偏振片获得：偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成的复合材料；
利用界面反射的反射光；晶体双折射：晶体介质的折射率与光波的偏振方向有关，是各向异性的。科学家早就发现，一束入射光波在方解石(碳酸钙晶体)中分解成两束偏振方向互相垂直、折射角不同的光波。这种现象称为双折射。在各种晶体中普遍存在双折射现象。