偏振是光的一種特性。偏振是指橫波的振動(dòng)矢量（垂直于波的傳播方向）偏于某些方向的現(xiàn)象，縱波只沿著與波一致的方向振動(dòng)，所以沒有偏振。振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性叫做偏振，它是橫波區(qū)別于其他縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志。只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故光的偏振是光的波動(dòng)性的又一例證。在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，包含一切可能方向的橫振動(dòng)，且平均說來任一方向上具有相同的振幅，這種橫振動(dòng)對(duì)稱于傳播方向的光稱為自然光（非偏振光）。凡其振動(dòng)失去這種對(duì)稱性的光統(tǒng)稱偏振光。

1、線偏振光

光的傳播過程中，只有一種振動(dòng)，其振動(dòng)方向始終保持在光的偏振同一平面內(nèi)，這種光稱為線偏振光（或平面偏振光)。你可以通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)想象這是一種什么景象：你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子里的樹上，另一頭拿在你手里。再假定繩子是從籬笆的兩根竹子的正當(dāng)中穿過去的。如果你現(xiàn)在拿繩子上下振動(dòng)，繩子產(chǎn)生的波就會(huì)從兩根竹子之間通過，并從你的手傳到那棵樹上。這時(shí)，那座籬笆對(duì)你的波來說是 透明的 。但是，要是你讓繩子左右波動(dòng)，繩子就會(huì)撞在兩根竹子上，波就不會(huì)通過籬笆了，這時(shí)這座籬笆就相當(dāng)于一個(gè)起偏振器件。

2、圓偏振光

旋轉(zhuǎn)電矢量端點(diǎn)描出圓軌跡的光稱圓偏振光，是橢圓偏振光的特殊情形。在我們的觀察時(shí)間段中平均后，圓偏振光看上去是與自然光一樣的。但是圓偏振光的偏振方向是按一定規(guī)律變化的，而自然光的偏振方向變化是隨機(jī)的，沒有規(guī)律的。

3、橢圓偏振光

在光的傳播過程中，空間每個(gè)點(diǎn)的電矢量均以光線為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且電矢量端點(diǎn)描出一個(gè)橢圓軌跡，這種光稱為橢圓偏振光。迎著光線方向看，凡電矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱右旋橢圓偏振光，凡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱左旋橢圓偏振光。橢圓偏振光中的旋轉(zhuǎn)電矢量是由兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直、有固定相位差的電矢量振動(dòng)合成的結(jié)果。

4、部分偏振光

光波包含一切可能方向的振動(dòng)，但不同方向上的振幅不等，在兩個(gè)互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，這種光稱為部分偏振光。自然光和部分偏振光實(shí)際上是由許多振動(dòng)方向不同的線偏振光組成。

1、折射產(chǎn)生的線偏振光

如果想要偏振方向平行于入射面的偏振光怎么辦呢？我們有辦法！思路就是入射光以布儒斯特角日射一堆平行放置的玻璃片，在每一層玻璃片上都產(chǎn)生上面所說的現(xiàn)象，經(jīng)過N層玻璃片之后，折射光線中的s偏振幾乎可以認(rèn)為沒有了，只留下p偏振光。

2、線柵起偏器中最簡(jiǎn)單的平行導(dǎo)線柵是由許多平行的金屬絲密排組成的平面結(jié)構(gòu)。

按照電磁波的輻射理論 ,當(dāng)非偏振光入射其上時(shí) ,電矢量沿導(dǎo)線方向的光波會(huì)被線柵吸收 ,而電矢量垂直于線柵的光分量則能透過 ,因而線柵透射光的電振動(dòng)矢量與柵格是垂直的。線柵偏光鏡制造工藝是蒸發(fā)一束金原子如鋁原子 ,以近掠入射角射到一個(gè)以硫化鋅或硒化鋅為基底的閃耀光柵上，此時(shí)金屬積聚在光柵的每 —個(gè)臺(tái)階的邊緣形成極細(xì)的“導(dǎo)線”,如圖 4 所示 ,它們的間隔 d 小于一個(gè)波長(zhǎng)。

另外還可用衍射光柵或小階梯光柵產(chǎn)生偏振光。衍射光柵反射的光是偏振的 ,但是效應(yīng)很微弱 ,并且與波長(zhǎng)有密切關(guān)系；而小階梯光柵可產(chǎn)生明顯的線偏振光。

3、反射產(chǎn)生線偏振光

使用的方法就是大家很熟悉的布儒斯特定律。當(dāng)入射光以某一角度入射到透明介質(zhì)中時(shí)，反射光為偏振方向垂直于入射面的偏振光（s偏振光），投射光線為部分偏振光。通過這種方法我們就得到了s偏振光。

4、由干涉產(chǎn)生線偏振光

由玻片堆啟發(fā)我們把玻璃片換成各種膜，在等腰直角棱鏡的斜面上交替蒸鍍高低折射率的膜層，設(shè)計(jì)膜系使布儒斯特角為45°，然后兩個(gè)等腰直角棱鏡膠合，就變成了偏振分光棱鏡（PBS）。入射光垂直進(jìn)入棱鏡，在各膜層之間反復(fù)反射和折射，并最后被分解成兩束偏振相互垂直的線偏光?？此坪透缮鏇]什么關(guān)系，我們看反射光，當(dāng)精準(zhǔn)控制膜系的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生多光束干涉。

5、由散射產(chǎn)生線偏振光

如圖5所示，由光源S射出的自然光通過盛水的器皿M，如果水經(jīng)過仔細(xì)清潔處理，則從垂直光束的方向觀察器皿，幾乎看不到光束，也就是原光束不向旁方向散射。如果把少量肥皂水或牛奶滴到器皿里，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射，從各個(gè)方向看，光束都是明顯可見的，在與入射光垂直的方向用檢偏器P進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)散射光是偏振的。電場(chǎng)的振動(dòng)方向垂直于入射光線與觀察方向所形成的平面。

光的偏振分為自然光（沒有偏振）、部分偏振光和全偏振光。其中全偏振又分為線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。想要分辨偏振態(tài)的話檢偏器是不可缺少的。當(dāng)一束光通過檢偏器，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，出現(xiàn)消光現(xiàn)象的，可以斷定這束光是線偏振光；如果旋轉(zhuǎn)檢偏器光強(qiáng)沒有發(fā)生變化，從上面的圖示中可以看出，圓偏振光和自然光都會(huì)有這種現(xiàn)象，也就是說我們不可以分辨出這兩種偏振態(tài)；如果旋轉(zhuǎn)檢偏器光強(qiáng)有強(qiáng)弱變化，那么可以斷定這束光要么是部分偏振光，要么是橢圓偏振光。

通過上面的簡(jiǎn)要分析我們看到一個(gè)檢偏器可以把一束未知光束分成三組：第一組——線偏振光、第二組——自然光或圓偏振光、第三組部分偏振光或橢圓偏振光。

現(xiàn)在的矛盾聚焦在了如何區(qū)分剩下的兩組偏振態(tài)。我們?cè)诨仡櫼幌律现芪宓膬?nèi)容，橢圓偏振光和圓偏振光都是脫胎于線偏振光的，由線偏振到橢圓或者圓偏振引入了一件神器——1/4波片。俗話說解鈴還須系鈴人，想要分辨出這兩組偏振態(tài)還得請(qǐng)出1/4波片。

1、如何分辨自然光和圓偏振光

在檢偏器之前加一個(gè)1/4波片，它就會(huì)把圓偏振還原成線偏振光，而1/4波片對(duì)自然光沒影響，我們?cè)俎D(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，如果光束還是沒有產(chǎn)生消光現(xiàn)象，那么這束光就是自然光了，反之就是圓偏振光。

2、如何分辨部分偏振光和橢圓偏振光

還是利用老方法，把橢圓偏振光還原成線偏振光來檢驗(yàn)，這需要注意了偏振片停留在透射光強(qiáng)度最大的位置，在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光軸與偏振片的投射方向平行，再次轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片會(huì)若出現(xiàn)消光現(xiàn)象，即為橢圓偏振，即橢圓偏振片變?yōu)榫€偏振光；若還是不出現(xiàn)消光，則為部分偏振光。

之后各種偏振態(tài)的光束就可以輕松鑒別了