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光的偏正在生活中被人们广泛的利用,尤其是摄影和电影效果的制作中。笔者结合偏振光的知识对偏振光在生活中的运用给予简单的介绍,并简单解释其中原理,希望可以给读者一定的帮助。本文主要介绍偏振光在摄影和偏振镜,3D电影和3D眼镜方面的原理和运用。
一、偏振光的原理
光是一种电磁波,和所有的电磁波一样它是一种横波。而振动方向和传播方向构成的平面叫做振动面,光的振动面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或线偏振光。而一般的光源发出的光,它的振动面不只限于一个固定方向而是方向均匀分布的,这种光叫做自然光。而横波具有偏振性,振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振,振动失去这种对称性的光称为偏振光。
通过试验我们可以观察这种偏振光,这个试验的原理如图:
(如图1)
P1、P2(P1为起偏器P2为检偏器)是两块同样的偏振片。通过一片偏振片P1直接观察自然光(如灯光或阳光),透过偏振片的光虽然变成了偏振光,但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力,故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定,而把偏振片P2缓慢地转动,就可以发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化,而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗;继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知,通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的,这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。
偏振片对自然光的作用是把具有各方向均匀分布的振动面的自然光变成只有一个震动方向的偏振光。其中偏振片中存在着某种特征性的方向,叫做偏振化方向。偏振片只允许平行于偏正化方向的光通过,所以我们可以得到只有1个方向振动的偏振光。同理我们用P2去检查P1中通过的偏振光,当P2和P1的偏振化方向平行时,我们可以看到偏振光完全通过,当转动P2时、我们会发现通过P2的光强度变暗,转到90度时最暗,相当于P2完全挡住了P1过来的偏正光。
所以我们常用偏振光的这个原理去屏蔽一些对于工作有害的光线。
二、偏振光在生活中的应用
1.在摄影中,为了在摄影中满足在不同条件下的拍摄要求和得到最好的摄影艺术效果,一般在摄像机前面加上不少镜片,其中就有偏振镜片。
许多偏振光在摄影中是有害的。玻璃表面的反射光,使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东西,水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼,树叶表面的反射光使树叶变成白色等。晴空的蓝天在与太阳方向成90度的垂直方向散射的也是偏振光,它使蓝天变的不那么幽深。如果消除了这些偏振光,许多照片会显得颜色更加饱和,画面更加清晰。
这里介绍布儒斯特角,当自然光在两种媒质的界面处反射和折射,当入射角φ满足tanφ=N1/N2时(N1 N2分别为介质入射边和折射边的折射率),反射光成为振动方向垂直于入射面的线偏振光,这个规律称布儒斯特定律,φ称为布儒斯特角或起偏角,而折射光为部分偏振光。我们通常利用这点得到为线偏振光的反射光。
在拍摄过程中我们需要从布儒斯特角的方向进行拍摄,然后用能够滤除偏振光的偏振镜。把偏振镜装到镜头的前端,仔细旋转偏振镜,使得有害眩光减至最小甚至消失,这样就能拍摄出没有眩光的照片了。
以下图片来至无忌论坛《线偏振镜(PL)和圆偏振镜(CPL)的原理与使用》可供大家参考:
(如图2)
同种4幅图可以看到通过偏振镜片的作用可以屏蔽有害的反射光从而得到更好的效果。
2.那么关于3D电影和3D眼镜理解起来就比较简单。
3D眼镜需要配合3D电影才有用的,看普通电影是没有用的。通过光的偏振处理的,处理过的光具有偏振方向,但我们看起来还是原来的光。再通过偏振镜片,偏振方向相同的光可以通过,不同的光不可以通过。3D电影拍摄的时候,是在不同角度。放两台摄像机一起拍摄,放映的时候两组画面经过不同偏振方向的处理后,叠加投射到银幕上。 如果这时候你不带3D眼镜,你看上去是两组画面模糊在一起。如果带上3D眼镜,因为偏振镜片的过滤,左右眼看到的是不同画面。
原理如图:(如图3)
3D眼镜是2块不同的偏振片组成的,通过偏振镜片的过滤,我们就可以在左右眼看到不同的影像,从而在人脑中形成拍摄时的立体图像。
我发现:光的偏振在生活中有各种各样的用途,也具有很大的发展前景。它广泛的用于摄影、拍照、交通工具、建筑等领域。我相信在不远的将来,会有更多的偏振材料出现。它们拥有滤光、灭菌、隔热等功能,可以被更多的领域使用,例如农业养殖、住宅阳台等很多地方。把我们带向更智能、更优越、更方便、更健康的生活中去。
一、偏振光的原理
光是一种电磁波,和所有的电磁波一样它是一种横波。而振动方向和传播方向构成的平面叫做振动面,光的振动面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或线偏振光。而一般的光源发出的光,它的振动面不只限于一个固定方向而是方向均匀分布的,这种光叫做自然光。而横波具有偏振性,振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振,振动失去这种对称性的光称为偏振光。
通过试验我们可以观察这种偏振光,这个试验的原理如图:
(如图1)
P1、P2(P1为起偏器P2为检偏器)是两块同样的偏振片。通过一片偏振片P1直接观察自然光(如灯光或阳光),透过偏振片的光虽然变成了偏振光,但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力,故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定,而把偏振片P2缓慢地转动,就可以发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化,而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗;继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知,通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的,这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。
偏振片对自然光的作用是把具有各方向均匀分布的振动面的自然光变成只有一个震动方向的偏振光。其中偏振片中存在着某种特征性的方向,叫做偏振化方向。偏振片只允许平行于偏正化方向的光通过,所以我们可以得到只有1个方向振动的偏振光。同理我们用P2去检查P1中通过的偏振光,当P2和P1的偏振化方向平行时,我们可以看到偏振光完全通过,当转动P2时、我们会发现通过P2的光强度变暗,转到90度时最暗,相当于P2完全挡住了P1过来的偏正光。
所以我们常用偏振光的这个原理去屏蔽一些对于工作有害的光线。
二、偏振光在生活中的应用
1.在摄影中,为了在摄影中满足在不同条件下的拍摄要求和得到最好的摄影艺术效果,一般在摄像机前面加上不少镜片,其中就有偏振镜片。
许多偏振光在摄影中是有害的。玻璃表面的反射光,使我们拍摄不到玻璃橱窗里面的东西,水面的反射光使我们拍摄不到水中的鱼,树叶表面的反射光使树叶变成白色等。晴空的蓝天在与太阳方向成90度的垂直方向散射的也是偏振光,它使蓝天变的不那么幽深。如果消除了这些偏振光,许多照片会显得颜色更加饱和,画面更加清晰。
这里介绍布儒斯特角,当自然光在两种媒质的界面处反射和折射,当入射角φ满足tanφ=N1/N2时(N1 N2分别为介质入射边和折射边的折射率),反射光成为振动方向垂直于入射面的线偏振光,这个规律称布儒斯特定律,φ称为布儒斯特角或起偏角,而折射光为部分偏振光。我们通常利用这点得到为线偏振光的反射光。
在拍摄过程中我们需要从布儒斯特角的方向进行拍摄,然后用能够滤除偏振光的偏振镜。把偏振镜装到镜头的前端,仔细旋转偏振镜,使得有害眩光减至最小甚至消失,这样就能拍摄出没有眩光的照片了。
以下图片来至无忌论坛《线偏振镜(PL)和圆偏振镜(CPL)的原理与使用》可供大家参考:
(如图2)
同种4幅图可以看到通过偏振镜片的作用可以屏蔽有害的反射光从而得到更好的效果。
2.那么关于3D电影和3D眼镜理解起来就比较简单。
3D眼镜需要配合3D电影才有用的,看普通电影是没有用的。通过光的偏振处理的,处理过的光具有偏振方向,但我们看起来还是原来的光。再通过偏振镜片,偏振方向相同的光可以通过,不同的光不可以通过。3D电影拍摄的时候,是在不同角度。放两台摄像机一起拍摄,放映的时候两组画面经过不同偏振方向的处理后,叠加投射到银幕上。 如果这时候你不带3D眼镜,你看上去是两组画面模糊在一起。如果带上3D眼镜,因为偏振镜片的过滤,左右眼看到的是不同画面。
原理如图:(如图3)
3D眼镜是2块不同的偏振片组成的,通过偏振镜片的过滤,我们就可以在左右眼看到不同的影像,从而在人脑中形成拍摄时的立体图像。
我发现:光的偏振在生活中有各种各样的用途,也具有很大的发展前景。它广泛的用于摄影、拍照、交通工具、建筑等领域。我相信在不远的将来,会有更多的偏振材料出现。它们拥有滤光、灭菌、隔热等功能,可以被更多的领域使用,例如农业养殖、住宅阳台等很多地方。把我们带向更智能、更优越、更方便、更健康的生活中去。