大学物理学--偏振片的作用

偏振片的作用

摘要：光的偏振（polarization of light）振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，有线偏振光，部分偏振光等，偏振片对于光的偏振有很大作用，在这我们将会认真的讨论。 关键：【偏振片】【作用】 偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成的复合材料。有黑白和彩色二类，按应用又可分成透射、透反射及反透射三类。一般用高分子化合物聚乙烯醇薄膜作为基片，再浸染具有强烈二向色性的碘，经硼酸水溶液还原稳定后，再将其单向拉伸4~5倍制成。拉伸后，碘分子则整齐地被吸附在排列在该薄膜上面，具有起偏或检偏性能。

人造偏振片有多种，其中一种的制定方法是将具有网状结构的聚乙烯醇高分子化合物薄膜作为片基，把它浸入碘液中，再经过硼酸水溶液还原稳定后，再把它定向拉

伸 4-5 倍，使大分子定向排列。即经拉伸后，使高分子材料由网状结构变成线状结构，碘分子则整齐地被吸附在该薄膜上而具有起偏或检偏性能，这种偏振片称为 H-- 偏振片。偏振高，可达 99.5 ％，适用于整个可见光范围。其应用范围广；缺点是强度差，不能受潮，易退偏振等。

1. 偏振片在立体电影的作用

在电影院观看3D 立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这样，从银幕上看到的景象才有3D 立体感，这种眼镜就属于3D 立体眼镜。如果不戴这种3D 立体眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了。

人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野, 而且能判断物体的远近，产生立体感，这是由于人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。如果不戴3D 立体眼镜看3D 电影会出现图像模糊不清的效果。

3D 立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器，从两架放映机射出的光，通过偏振片后就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而

产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变，观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉. 这就是立体电影的原理。 当然，实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置。

将顺序位置存储较邻近内容及背景大致相同、只是在拍摄时存在着一定的时间上和空间上差异的两幅图像作为观众左右双眼的空间视觉差异的一对图像，使观众左右眼球内视网膜上的图像在时间上存在一帧或多帧的间隔错位来模拟人的左右双眼的视差，通过对现有的放映装置的改进，使立体放映时错位叠成像在银幕上的两幅画面尽可能地满足人的双眼标准的立体视差，观众戴上偏光眼镜，自动分离左右眼图像，观众的左右双眼球内视网膜上的成像始终都存在一定的时间和空间上的差异，激活观众大脑视觉系统潜在的立体视功能，使观众看到的图像与屏幕分离，产生立体感觉。

2. 偏振片在摄影中的作用

相机中的偏振镜实际上是利用偏振片的作用，它可明显减弱、甚至消除某些不透明非金属物体光滑表面，及透明物体表面上的强烈亮斑、耀斑等亮度过高的有害反光。因此偏振镜既可显著改善这类亮斑处的影像清晰度，又可真实展现这类亮斑处被高光所掩盖、遮蔽、冲淡的物体的固有颜色，显著提高其影像的色彩饱和度。从而使所摄影像层次丰富、细节清晰、纹理鲜明、影纹细腻、影调和谐、质感强烈，并且色彩鲜明、浓郁、瑰丽、丰富、悦目。下面是它的实际作用例子。

1. 一对偏振镜可组成可调减光镜。 把一对线偏振镜互相叠合使用时，改变两偏振镜之偏振方向间的夹角，可使其总阻光宰改变：当两者偏振方向彼此相同时，总阻光率最小；随着两者偏振方向之夹角的增大，总阻光率也愈来愈大；当两者偏振方向彼此互相垂直时，总阻光率最大。总之，通过两片叠合线倡振镜可获得一系列阻光率值，从而可取代若干片ND 镜的作用。故两片叠合偏振镜又称可调中性减光镜，俗称可调减光镜。一线偏振镜与一片位于前方的反向圆偏振镜(或与一片位于后方的正向圆偏振镜) 也可构成可调减光镜。 把两片线偏振镜互相叠合后放在电影摄影镜头前端，边拍摄边均匀旋转其中一片偏振镜，即均匀改变二镜片之偏振方向间的夹角大小，可拍摄出具有“渐隐”、“渐显”效果的电影画面。注意：两镜片偏振方向的夹角的增大与总阻光率增大之间，并非成线性关系，例如，当该夹角由0。增大至10。时，总阻光率增大的倍数极小(约为1．03倍) ，而当该夹角由74。增大至84。时，虽仍增加了10。，但总阻光率增大的倍数却急剧上升(约为8倍) 。故用两片叠合线偏振镜拍摄“渐隐”效果画面时，随着偏振方向夹角的增大，旋转角速度应逐渐减慢；反之拍“渐显”效果时应愈转愈快。

2．一对偏振镜(片) 可消除金属等物体上的强烈耀斑。 把一较大的灯用线偏振片与一普通偏振镜分别放置在照明灯前和摄影镜头前，并适当调节二线偏振镜之偏振方向问的相对夹角，则可随意减弱甚至消除被照明之金属物体或非金属物体表面上的强烈耀斑，而又基本不影响该灯对其它部位的照明效果。由于拍摄时尽管照明的方位和照明光线的入射角度有所差异，但被摄主体亮斑部位的反射光大都为线偏振光，因此只要令摄影镜头前之偏振镜的偏振方向，与灯光前之线偏振片的偏振方向彼此垂直(或夹几十度角) ，就可全部吸收(或部分减弱) 亮斑处所反射 的偏振光。而被摄主体非亮斑部位因可使入射的偏振光消偏振，故仍可通过摄影镜头前的线偏振镜，在感光胶片上结成清晰影像。拍摄时一般无需在每一盏照明灯前均加线偏振片，而只需将产生强烈耀斑的那盏灯前加线偏振片即可。目前，此法已被广泛采用在静物摄影、广告摄影、动画摄影等领域。

3．改善蓝天影调和色调。 偏振镜可在不或基本不影响景物其它部分原有影调(如明暗对Lb 、黑白反差) 和色调(如色彩还原、色彩对Lb) 的情况下，阻挡部分偏振天光。因而偏振镜可压暗有偏振光的蓝天的亮度和影调。这既可把天空影调调节得更合适、更恰当，又缩小了天空与地面景物间的反差，使二者间的反差和影调更趋平衡、合谐。同时，偏振镜还可改善蓝天的色调，使彩色照片中的蓝天更蓝、饱和度更高，从而使白云更加突出、更加鲜明。 由于整个蓝色天空中，与阳光投射方向成90。的区域上偏振光最强也最多，故早、晚时在南、北方和天顶的天空散射光中，以及中午时在北、东、西方(我国南部夏天还包括南方) 的天空散射光中均含有大量偏振光。显然，在用偏振镜调节和控制蓝色天空的影调和色调时，欲获得最佳效果，宜使拍摄方向正好与阳光投射方向相垂直(即让摄影者食指与拇指间成90。角，当食指指向太阳时，则摄影者拇指所指方向之蓝天中的偏振光最多，此时用 偏振镜拍摄可获得压暗蓝天的最佳效果) 。参见下图所示。 用黑白胶片拍摄风光照片时，把偏振镜和黄滤光镜组合后使用，可获得蓝天呈深灰色、而白云鲜明、突出的画面效果。

3. 偏振片与防眩目

目前有一种防眩目，这个装置由车辆防眩前照灯及挡风玻璃偏振片组成，前照灯上局部覆盖前照灯偏振片，其偏振光的方向和水平面成４５度的角度，前照灯偏振片的面积不超过前照灯有效发光面积的５０％；在驾驶员前侧挡风玻璃处安装挡风玻璃偏振片，采用粘接剂粘接或用固定装置固定在挡风玻璃上，或用铰接装置连接成可翻动型式固定在挡风玻璃内侧，挡风玻璃偏振片的偏振方向也与水平面成４５度的角度。本实用新型中挡风玻璃偏振片的偏振方向与本车防眩前照灯发出光束的偏振方向一致，而和对面车辆前照灯照射过来的偏振光线相垂直，行车不受影响，但可降低交会车时强光对驾驶员造成的眩目，保证夜间行车安全，同时满足前照灯的配光要求。

参考文献：

1. 立体电影的发展

2. 车辆防眩装置 [申请号/专利号：[1**********]3]