显微知识：光的偏振

光的干涉和衍射现象说明了光具有波动性。光的偏振和光学各向异性晶体中的双折射现象进一步证实了光的横波性。振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于纵波的一个最明显的标志，只有横波才有偏振现象。

光的偏振在显微镜等领域有着广泛和重要的应用，今天我们要讲的正是各种偏振光（线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光和部分偏振光）的概念、联系以及区别，帮助大家了解偏振光和自然光的区别和联系。

光的振动方向随时间完全无规则地随机分布，这就是自然光的情形。从普通光源（如太阳、电灯等）发出的即为自然光。由于自然光是由大量原子分子自发辐射产生的，因而其振动方向是杂乱无章的。

宏观看来，自然光中包含了所有方向等振动，从统计的角度看，振动对于光的传播是对称的，在与传播方向垂直的平面上，无论哪一个方向的振动都不必其他方向更占优势。

                                                  自然光和部分偏振光

偏振光，光学名词。

光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。

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，只有横波才有偏振现象。

偏振光

光矢量的振动方向随时间有规律变化，这就是完全偏振光的情形。按光矢量端点轨迹不同，可以将偏振光分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三种类型。

（a）线偏振光

光矢量端点的轨迹为直线，即光矢量只沿着一个确定的方向振动，其大小随相位变化、方向不变，称为线偏振光。

（b）椭圆偏振光

光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化。

（c）圆偏振光

光矢量端点的轨迹为一圆，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。

在垂直于光传播方向的平面上，含有各种振动方向的光矢量，但光振动在某一方向更显著，不难看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的叠加。

从自然光中获得偏振光的方法主要有以下三种：利用反射和折射产生偏振光；利用二向色性产生偏振光；利用晶体的双折射产生偏振光。

利用反射和折射产生偏振光

通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光。可采用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光。

利用二向色性产生偏振光

偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。

人类对偏振光的感知能力，是因为有一种叫做叶黄素的化学物质，在视网膜上一个叫做黄斑的区域，呈同心圆样排列着。

叶黄素在自然界中广泛存在，分子结构纤细苗条。这种貌似普通的化学物质，有着一种特殊的光学性质：当它的长轴和偏振光振动方向平行，叶黄素将会吸收射入光线中的蓝光。

这样，经过B区域的叶黄素的过滤，显示器散发的垂直白色偏振光，将以黄色——蓝色的互补色——投射在视网膜感光细胞上。因此看到两把水平黄刷子。而垂直部分（A区域），一切照常，但是由于心理性成像，这部分将形成更是微弱难辨的蓝色刷子。大部分人经过“看刷子训练”，都可以看到这个微弱的影像。