极化和自然光。 偏振光与自然

长江后浪有两种。 上述纵向振动扰动平行于它们的传播方向。 一个例子是声音在空气中的通道。 横波由干扰，其在90°移动的方向的角度的。 例如，水平地穿过的水的质量的波导致在其表面垂直的振动。

的发现

，已经解释的，当偏振光和自然光开始若干在十七世纪中叶观察神秘的光学效应被视为一个波现象及其振动的方向被发现。 第一个所谓的极化效应是由丹麦医生伊拉斯谟斯·巴塞林于1669年发现的。 科学观察冰洲石或钙（碳酸钙的晶体形式）双折射或双折射。 当光穿过一个方解石晶体分割它，产生两个图像相对于彼此偏移。

牛顿知道这个现象，并建议或许光微粒具有不对称或“一边倒”，这可能是两个图像的形成的原因。 惠更斯，当代牛顿的是能够解释他的基本波的双重折射的理论，但他不明白的效果的真正含义。 双折射仍然是一个谜，直到托马斯·扬和法国物理学家奥古斯丁-菲涅耳詹不认为光波是横向的。 一个简单的想法已经允许解释什么极化和自然 光。 这 对于分析极化效应提供了一个自然和简单的框架。

双折射是由两个正交的极化，其中每一个具有其波速度的组合引起的。 因为在这两种组分的速度差的具有不同的折射率，因此，它们通过不同材料的折射，从而产生两个图像。

极化和自然光：麦克斯韦理论

菲涅尔迅速发展的横波的综合模型，从而导致双折射和一些其他的光学效果。 四十多年后，电磁 麦克斯韦的理论 优雅解释光的横向性质。

电磁波 麦克斯韦由垂直于摆动运动的方向的磁场和电场的。 该字段是在90°到彼此的角度。 在这种情况下，磁场和电场的传播方向形成右手坐标系。 用于与所述频率f和长度λ波（它们涉及λF= C依赖性），其移动在正x方向中，字段的数学描述：

• 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，电场和磁场在彼此同相。 在任何给定时间，它们同时在等于E ₀和B ₀的空间达到它们的最大值_。 这些幅度不是独立的。 麦克斯韦方程揭示，电子₀ = ₀的cB所有电磁波在真空中。

的偏振方向

在光波的磁场和电场的取向的描述通常仅指示电场的方向。 磁场矢量是由垂直场的要求和它们的垂直于运动的方向来确定。 天然的和直线偏振光的特征在于，在最后一个字段振荡在固定方向作为波的移动。

还有其他可能的偏振态。 在磁场和电场的圆形载体的情况下是相对于以恒定的振幅的传播方向旋转。 椭圆偏振光是线性和圆偏振之间的中间位置。

非偏振光

热灯丝的表面上原子，其产生的电磁辐射，是彼此独立。 每个辐射可近似建模为10 ^{-9〜10 -8}秒短的持续时间的列车。 从灯丝电磁波，是这些列车，其中每一个都有其自己的偏振方向的叠加。 随机取向的量培养形式，其的波偏振矢量迅速和不规律变化。 这种波被称为非偏振光。 所有 光的天然来源， 包括太阳，白炽灯，荧光灯和火焰，产生这种辐射。 然而，自然光往往是部分偏振光，由于多重散射和反射。

因此，从天然偏振光的差异在于这样的事实，在第一振荡发生在一个平面上。

偏振辐射的来源

当空间定向确定偏振光均可生产。 一个例子是同步加速器辐射，其中高能带电粒子移动在磁场中并发射偏振电磁波。 有许多发射自然偏振光众所周知的天文源。 这些包括星云，超新星残余，和活动星系核。 宇宙辐射偏振，以确定它的源的性质的研究。

偏光过滤器

偏振光和自然光通过经过许多材料，其中最常见的是宝丽来，由美国物理学家埃德温·兰创建分离。 该过滤器包括由热处理工艺在一个方向上取向的烃分子的长链组成。 分子选择性地吸收辐射，电场平行于它们的取向。 离开偏振器的光被线性偏振。 其垂直于分子取向的方向的电场。 宝丽来在许多领域，包括太阳镜和过滤器降低反射和散射光的影响已发现应用。

自然和偏光：苹果定律

在1808年，物理学家艾蒂安路易海棠发现光从非金属表面反射，部分偏振。 该效应的程度取决于入射角和反射材料的折射率。 在的极端情况下，当在空气中的入射角的正切等于反射材料的折射率之一，反射光变成完全线偏振的。 这种现象被称为布鲁斯特定律（它的发现者的名字命名，苏格兰物理学家戴维·布鲁斯特）。 的偏振方向平行于反射面。 由于荧光眩光通常在从水平表面例如道路和水过滤器反射发生在太阳镜常用于留水平偏振光，因此选择性地移除光的反射。

瑞利散射

由非常小的物体，其尺寸比波长小得多的光散射（所谓的瑞利散射的英国科学家洛德·罗尔利后），还创建了一个部分偏振。 当阳光穿过地球大气，它是由空气分子分散。 地球和达到分散偏振光的自然光。 偏振度是依赖于散射角。 因为男人不自然和偏振光进行区分，这种影响常常被人忽视。 然而，许多昆虫眼睛反应，因此，和他们使用的散射辐射的相对偏振作为导航工具。 是，用于减少在明亮的阳光背景辐射正常滤波器的摄像头，是一个简单的线性偏振器，其分离的偏振光和天然瑞利。

各向异性材料

极化效应在光学各向异性材料（其中观察到 折射率 与极化方向不同而不同），如双折射晶体，一些生物结构和光学活性物质。 技术应用包括偏振显微镜，液晶显示器和用于材料的研究光学仪器。