光的偏振性

光波是由光源中大量原子或分子发出的．普通光源不同原子或分子发出的光波振动方向和初相位是无规则随机分布的．所以在垂直于光传播方向的平面内，光矢量振动方向也是互不相关的，各个方向上光矢量分布均匀，而且各方向光振动的振幅都相同．所以，普通光源所发出的光，光矢量相对于传播方向成轴对称分布，这样的光称为自然光，如图8.29（a）所示．自然光中任何一个方向的光振动都可以分解成为某两个相互垂直的光振动，所以可以把自然光视为两个互相独立、没有固定相位关系、等振幅且振动方向相垂直的两个光振动，如图8.29（b）．其表示方法如图8.29（c）．

图8.29　自然光

若光矢量的振动相对于传播方向是不对称的，这种光就称为偏振光．如果采用某种方法，把自然光的两个相互垂直、独立振动分量中的一个完全消除或移走，则光矢量的振动只限于某一固定方向，这种光为线偏振光．如果只把自然光两个相互垂直、独立振动分量中的一部分消除或移走，使得相互垂直的两个独立分量不相等，则得到的是部分偏振光．线偏振光和部分偏振光的表示方法如图8.30所示．

图8.30　线偏振光和部分线偏振光

从自然光获得线偏振光的过程称起偏，获得线偏振光的器件或者装置叫做起偏器，起偏器的种类很多，例如，偏振片、玻璃片堆、尼科耳棱镜等．某些晶体对不同方向的光振动具有选择吸收性，即能够吸收某一方向上的光振动，而对与该方向垂直的光振动分量吸收很少，晶体的这种特性叫做二向色性，例如硫酸碘奎宁、硫酸奎宁碱晶粒等．如在透明玻璃片上蒸镀上0.1mm的硫酸碘奎宁，就制成了偏振片．光通过它后只剩下一个方向的光振动，从而获得线偏振光．偏振片允许光矢量通过的方向称为偏振片的偏振化方向．

如图8.31，两个平行放置的偏振片P1和P2，它们的偏振化方向分别用它们上面的一组平行虚线表示．当光强为I0的自然光垂直入射P1时，透射光是沿P1偏振化方向的线偏振光．又由于自然光中光矢量对称均匀，忽略反射损失，透过P1的线偏振光光强只有入射光强的一半，为I0/2．当P1以光的传播方向为轴慢慢转动时，透过P1的光强不会发生改变．将P1透出的线偏振光入射于偏振片P2，并将P2以光的传播方向为轴慢慢转动，由于P2只允许与它偏振化方向相同的光振动分量通过，因此，透过P2的光强将随P2的转动发生变化．当P2的偏振化方向平行于入射光的光振动方向（P1的偏振化方向）时，透过的光强最强．当P2的偏振化方向垂直于入射光的光振动方向时，透过的光强为零，称为消光．将P2旋转一周时，透射光光强出现两次最强，两次消光．偏振片P2在这里起的作用是检验入射光是否是偏振光，故称为检偏器．

图8.31　起偏和检偏