偏振光

                     

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1. 光矢量

　　 大量事实表明，光波对物质的电场作用远大于磁场作用。所以讨论光的时候，通常只讨论 $\vec{E}$，将其定义为光矢。

2. 自然光

　　 光源发出的光波，其光矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为自然光。

3. 偏振光

　　 光是一种电磁波，电磁波是一种横波。所谓横波，即波的传播方向与振动方向垂直的波，例如人在奔跑时，挂在脖子上的围巾的运动就可以类比为一种横波。偏振，顾名思义，是偏好某个方向振动。振动方向对于传播的方向不对称就叫做偏振。在这里，偏振光可以理解为沿着确定方向做振动的波。特别的，只有横波才有偏振，纵波则是不存在偏振的。

　　 根据光的偏振方向的不同，有强规律的偏振光（被称为完全偏振光）可以分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。线偏振光，顾名思义为偏振方向呈直线；圆偏振光，依据偏振的旋转方向可分为左旋圆偏振与右旋圆偏振，或简称为左（右）旋圆偏；椭圆偏振光可分为左（右）旋椭偏。另外还有部分偏振光。其中左旋为逆时针方向，右旋为顺时针方向。

　　 部分偏振光、自然光以及三种完全偏振光合称为光的五种偏振态。

• 线偏振光：线偏振光是指光矢量的振动方向总在同一确定的平面内、而振动的方向在传播过程中为一条直线，故称之为线偏振光，又称平面偏振光。
• 圆偏振光：圆偏振光指光矢量的末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形。即光矢量不断旋转，其大小不变，但方向随时间有规律地变化。
• 椭圆偏振光：椭圆偏振光类似，指光矢量的末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上呈椭圆形。即光矢量不断旋转，其大小、方向都随时间有规律的变化。
• 部分偏振光：在垂直于光的传播方向的这个平面上，含有各种振动的分量，但在某方向上振动最为明显，即为部分偏振光。这是自然光和完全偏振光的叠加。

　　 下面是几种偏振光的形态（Mathematica 代码）：

4. 偏振片

　　 只让某一振动方向光波通过的光学元件称为偏振片。这个方向被称为偏振片的透振方向或偏振方向。

　　 偏振片的工作原理是在光的偏振方向上对光的选择性吸收。理想情况下，线性偏振片通过与透光轴平行的光场分量，吸收与透光轴垂直的光场分量。