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2002 年 10 月 17 日

光是什麼? (48) 光的偏振
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 由電磁理論 馬克士威方程式 得知光是一種 電磁波, 屬於橫波。 其電場強度向量 E 和磁場強度向量 B 振動的方向與傳播方向成垂直角。 上圖所示傳播中的 電磁波 內各點電場強度向量 E 的振動方向彼此平行, 且與傳播方向形成一「偏振平面 (Plane of Polarization)」; 相同地,傳播同時的電磁波內各點磁場強度向量 B 的振動方向也彼此平行, 且與傳播方向形成一垂直於電場強度向量的振動平面, 我們稱此波為「平面偏振波 (Plane Polarized Light)」, 或「直線偏振波 (Linearly Polarized Light)」,如上圖示。 平面偏振波中所有的振動面皆相平行。 例如,由雙極構成的發射天線中電荷上下移動所產生的 無線電波 微波 等, 因此呈現平面偏振波。 但一般的可見光源的輻射體多是各自為政的原子與分子, 因著 熱輻射效應 而發出各個波段的 電磁波 , 所以沿一定方向行進的光是由無數不相關的波列組成, 而各波列的振動面對傳播行進方向均呈散亂無序, 這些光雖仍屬橫波但未偏振。若想獲得偏振效果可藉助於偏振片。
         人的眼睛無法直接察覺光的「偏振現象 (Light polarzation)」, 但許多的昆蟲却對偏振光非常敏感, 尤其在它們生活中的運動與飛行方向會與光的偏振有關。 在大自然中有著許多現象會對光的偏振產生獨特的效果, 例如,陽光經水滴折射與反射後產生的 彩虹 已是偏振光, 由大氣散射成藍天的光是部份偏振光, 經平滑面如海水、湖水、窗戶玻璃、 街道等 反射 的光也是部份偏振光。 利用太陽偏光眼鏡,面對天空、 彩虹 等轉動鏡片即可輕易地觀察到光的強弱變化, 也就是觀察到上述各情況所產生的偏振效果。

明日主題 : 光是什麼? (49) 橢圓偏振與圓偏振光
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作者與主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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