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偏振
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偏振(英语:polarization)指的是横波能够朝着不同方向振荡的性质。例如电磁波、引力波都会展示出偏振现象。纵波则不会展示出偏振现象,例如传播于气体或液体的声波,其只会朝着传播方向振荡。如右图所示,紧拉的细线可以展示出线偏振现象与圆偏振现象。
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电磁波的电场与磁场彼此相互垂直。按照常规,电磁波的偏振方向指的是电场的偏振方向。在自由空间里,电磁波是以横波方式传播,即电场与磁场又都垂直于电磁波的传播方向。理论而言,只要垂直于传播方向的方向,振荡的电场可以呈任意方向。假若电场的振荡只朝着单独一个方向,则称此为“线偏振”或“平面偏振”;假若电场的振荡方向是以电磁波的波频率进行旋转动作,并且电场矢量的矢端随着时间流意勾绘出圆型,则称此为“圆偏振”;假若勾绘出椭圆型,则称此为“椭圆偏振”;对于这两个案例,又可按照在任意位置朝着源头望去,电场随时间流易而旋转的顺时针方向、逆时针方向,将圆偏振细分为“右旋圆偏振”、“左旋圆偏振”,将椭圆偏振细分为“右旋椭圆偏振”、“左旋椭圆偏振”;这性质称为手征性。[1]:327-328
光波是一种电磁波。很多常见的光学物质都具有各向同性,例如玻璃。这些物质会维持波的偏振态不变,不会因偏振态的不同而展现出不同的物理行为。可是,有些重要的双折射物质或光学活性物质具有各向异性。因此,偏振方向的不同,波的传播状况也不同,或者,波的偏振方向会被改变。起偏器是一种光学滤波器,只能让朝着某特定方向偏振的光波通过,因此,可以将非偏振光变为偏振光。
在涉及到横波传播的科学领域,例如光学、地震学、无线电学、微波学等等,偏振是很重要的参数。激光、光纤通信、无线通信、雷达等等应用科技,都需要完善处理偏振问题。
极化的英文原文也是“polarization”,在英文文献里,偏振与极化两个术语通用,都是使用同一个词汇来表达,只有在中文文献里,才有不同的用法。一般来说,偏振指的是任何波动朝着某特定方向振荡的性质,而极化指的是各个带电粒子因正负电荷在空间里分离而产生的现象。