金仲輝
中學生龍龍問:“偏振光是一種什么樣的光,它有什么應用?”
要回答這個問題,首先要從光的特征談起,光是一種波,我們將振動方向與傳播方向垂直的波稱為橫波,而光正是一種橫波,假設光水平向右傳播。用S來表示向右傳播的光,在同一時間,光沿垂直于S各個方向的振動是均勻分布的(如圖1),太陽光、燃燒產(chǎn)生的光和日常的燈光都具有上述的特點,這類光我們稱為自然光。
我們再來分析介紹偏振片,它是用人工方法制造的一種薄片,薄片內(nèi)嵌有一種對光具有很強的吸收選擇性的微粒晶體,在制造中使它們有規(guī)則地排列,它允許某一振動方向的光透過而吸收其他振動方向的光,因此,一束自然光通過偏振片P后,透射光就成為僅在某一方向振動的光,如圖2,我們稱這種光為線偏振光。
如果令一束自然光通過兩個偏振片P1和P2,如圖3,如上所說,通過P1后的光為線偏振光,現(xiàn)令P2繞著傳播方向旋轉(zhuǎn),我們可觀察到光強是變化的,當P2的透光方向和P1的平行時,光強最強,當P2的透光方向和P1的透光方向垂直,光強最弱(若是理想的偏振片,光強為零)。
正因為光偏振現(xiàn)象的這種物理特性,所以它有著極為廣泛的應用,例如,甲汽車駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩常裝有偏振片,而且規(guī)定它們的透光方向一致并與水平面成45°角,于是司機從前窗能夠看到自己車燈發(fā)出的光,當對面有乙車駛來時,由于乙車燈發(fā)出的偏振光也是與水平面成45°角,剛好與甲車前窗玻璃的偏振方向成90°角,被偏振片過濾,因此甲車司機幾乎看不見對面乙車的燈光,這樣保證了行車的安全。
此外,線偏振光通過糖溶液后,它的振動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角度大小和它經(jīng)過的糖溶液的濃度有關,可以利用這個性質(zhì)測量糖的濃度,測定含糖量大小的糖度計就是建立在上述原理基礎上的,利用光偏振現(xiàn)象,我們還可測定蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和化學分子的結(jié)構(gòu)等。
責任編輯:林洋endprint