極化和自然光。 偏振光與自然

長江後浪有兩種。 上述縱向振動擾動平行於它們的傳播方向。 一個例子是聲音在空氣中的通道。 橫波由干擾，其在90°移動的方向的角度的。 例如，水平地穿過的水的質量的波導致在其表面垂直的振動。

的發現

，已經解釋的，當偏振光和自然光開始若干在十七世紀中葉觀察神秘的光學效應被視為一個波現象及其振動的方向被發現。 第一個所謂的極化效應是由丹麥醫生伊拉斯謨前庭於1669年發現的。 科學觀察冰洲石或鈣（碳酸鈣的晶體形式）雙折射或雙折射。 當光穿過一個方解石晶體分割它，產生兩個圖像相對於彼此偏移。

牛頓知道這個現象，並建議或許光微粒具有不對稱或“一邊倒”，這可能是兩個圖像的形成的原因。 惠更斯，當代牛頓的是能夠解釋他的基本波的雙重折射的理論，但他不明白的效果的真正含義。 雙折射仍然是一個謎，直到托馬斯·楊和法國物理學家奧古斯丁-菲涅耳詹不認為光波是橫向的。 一個簡單的想法已經允許解釋什麼極化和自然 光。 這 對於分析極化效應提供了一個自然和簡單的框架。

雙折射是由兩個正交的極化，其中每一個具有其波速度的組合引起的。 因為在這兩種組分的速度差的具有不同的折射率，因此，它們通過不同材料的折射，從而產生兩個圖像。

極化和自然光：麥克斯韋理論

菲涅爾迅速發展的橫波的綜合模型，從而導致雙折射和一些其他的光學效果。 四十多年後，電磁 麥克斯韋的理論 優雅解釋光的橫向性質。

電磁波 麥克斯韋由垂直於擺動運動的方向的磁場和電場的。 該字段是在90°到彼此的角度。 在這種情況下，磁場和電場的傳播方向形成右手坐標系。 用於與所述頻率f和長度λ波（它們涉及λF= C依賴性），其移動在正x方向中，字段的數學描述：

• E（X，T）= E ₀ cos（2πX /λ - 2π 英尺）Y ^;
• B（X，T）= B ₀ cos（2πX /λ - 2π 英尺）Z 1。

方程表明，電場和磁場在彼此同相。 在任何給定時間，它們同時在等於E ₀和B ₀的空間達到它們的最大值_。 這些幅度不是獨立的。 麥克斯韋方程揭示，電子₀ = ₀的cB所有電磁波在真空中。

的偏振方向

在光波的磁場和電場的取向的描述通常僅指示電場的方向。 磁場矢量是由垂直場的要求和它們的垂直於運動的方向來確定。 天然的和直線偏振光的特徵在於，在最後一個字段振盪在固定方向作為波的移動。

還有其他可能的偏振態。 在磁場和電場的圓形載體的情況下是相對於以恆定的振幅的傳播方向旋轉。 橢圓偏振光是線性和圓偏振之間的中間位置。

非偏振光

熱燈絲的表面上原子，其產生的電磁輻射，是彼此獨立。 每個輻射可近似建模為10 ^{-9〜10 -8}秒短的持續時間的列車。 從燈絲電磁波，是這些列車，其中每一個都有其自己的偏振方向的疊加。 隨機取向的量培養形式，其的波偏振矢量迅速和不規律變化。 這種波被稱為非偏振光。 所有 光的天然來源， 包括太陽，白熾燈，熒光燈和火焰，產生這種輻射。 然而，自然光往往是部分偏振光，由於多重散射和反射。

因此，從天然偏振光的差異在於這樣的事實，在第一振盪發生在一個平面上。

偏振輻射的來源

當空間定向確定偏振光均可生產。 一個例子是同步加速器輻射，其中高能帶電粒子移動在磁場中並發射偏振電磁波。 有許多發射自然偏振光眾所周知的天文源。 這些包括星雲，超新星殘餘，和活動星系核。 宇宙輻射偏振，以確定它的源的性質的研究。

偏光過濾器

偏振光和自然光通過經過許多材料，其中最常見的是寶麗來，由美國物理學家埃德土地創建分離。 該過濾器包括由熱處理工藝在一個方向上取向的烴分子的長鏈組成。 分子選擇性地吸收輻射，電場平行於它們的取向。 離開偏振器的光被線性偏振。 其垂直於分子取向的方向的電場。 寶麗來在許多領域，包括太陽鏡和過濾器降低反射和散射光的影響已發現應用。

自然和偏光：蘋果定律

在1808年，物理學家艾蒂安路易海棠發現光從非金屬表面反射，部分偏振。 該效應的程度取決於入射角和反射材料的折射率。 在的極端情況下，當在空氣中的入射角的正切等於反射材料的折射率之一，反射光變成完全線偏振的。 這種現象被稱為布魯斯特定律（它的發現者的名字命名，蘇格蘭物理學家大衛·布魯斯特）。 的偏振方向平行於反射面。 由於熒光眩光通常在從水平表面例如道路和水過濾器反射發生在太陽鏡常用於留水平偏振光，因此選擇性地移除光的反射。

瑞利散射

由非常小的物體，其尺寸比波長小得多的光散射（所謂的瑞利散射的英國科學家瑞利後），還創建了一個部分偏振。 當陽光穿過地球大氣，它是由空氣分子分散。 地球和達到分散偏振光的自然光。 偏振度是依賴於散射角。 因為男人不自然和偏振光進行區分，這種影響常常被人忽視。 然而，許多昆蟲眼睛反應，因此，和他們使用的散射輻射的相對偏振作為導航工具。 是，用於減少在明亮的陽光背景輻射正常濾波器的攝像頭，是一個簡單的線性偏振器，其分離的偏振光和天然瑞利。

各向異性材料

極化效應在光學各向異性材料（其中觀察到 折射率 與極化方向不同而不同），如雙折射晶體，一些生物結構和光學活性物質。 技術應用包括偏振顯微鏡，液晶顯示器和用於材料的研究光學儀器。