一文帶你認識偏振片的原理及分類應用

偏振片是一種能夠選擇性地透過振動方向特定光的光學元件，它基于光的偏振現象，具體來說，偏振片通過其內部的分子結構或排列方式，實現對特定方向光線的選擇性透過，而將其他方向的光被吸收或阻擋，從而將自然光轉變為偏振光。

偏振光的概念

自然光: 我們日常見到的陽光等自然光，其電磁波的振動方向是雜亂無章的。

偏振光: 經過偏振片篩選后，光波的振動方向變得有序，只在一個特定的平面內振動，這樣的光就稱為偏振光。

偏振片的工作原理

當自然光通過偏振片時，偏振片內部的分子結構或排列方式會起到關鍵作用，具體來說，偏振片能夠吸收或阻擋與其內部分子振動方向不平行（或說垂直）的光振動分量，而允許與其分子振動方向平行的光振動分量通過。

偏振片是如何制造的？

偏振片的制造工藝主要涉及到對材料的定向排列，最常見的是聚乙烯醇（PVA）偏振片。

聚乙烯醇薄膜的制備： 將聚乙烯醇溶液流延成膜，得到均勻的薄膜。

染色： 將薄膜浸泡在碘溶液中，碘分子進入聚乙烯醇分子鏈間，形成長鏈狀結構。

拉伸取向： 將染色的薄膜在高溫下進行單向拉伸，使聚乙烯醇分子鏈和碘分子鏈沿拉伸方向高度有序排列。

交聯固定： 通過加熱或化學交聯的方法，將分子鏈固定在拉伸狀態，使其偏振特性穩定。

保護層: 在偏振片表面鍍上一層保護膜，以提高其耐磨性和耐濕性。

其他類型的偏振片，如液晶偏振片，其制造過程可能有所不同，但基本原理都是通過某種方式使材料中的分子或晶體產生定向排列。

偏振片的種類

根據制作材料和用途的不同，偏振片可以分為多種類型，常見的有：

聚乙烯醇偏振片: 這是最常見的一種，通過拉伸聚乙烯醇薄膜，使分子有序排列，從而獲得偏振性能。

晶體偏振片: 利用某些晶體（如石英、方解石）的雙折射性質制成，具有較高的偏振純度。

線偏振片: 只允許線偏振光通過。

圓偏振片: 將線偏振光轉化為圓偏振光。 

偏振片有哪些具體的參數？

透光率： 指偏振片透過光的比例，通常用百分比表示。

偏振度： 表示偏振光純凈程度的指標，越接近1，偏振度越高。

消光比： 指偏振片對垂直于偏振方向的光的阻擋能力，數值越大，消光比越高。

波長范圍： 偏振片對不同波長的光的偏振效果不同，波長范圍決定了其應用范圍。

透過軸： 指偏振片允許振動光通過的方向。

相位延遲： 一些偏振片可以引入相位延遲，用于產生圓偏振光或橢圓偏振光。

偏振片的應用

液晶顯示屏: 液晶顯示屏的每個像素點就是一個微小的偏振片，通過控制偏振光的透光方向來顯示圖像。

太陽眼鏡: 偏光太陽鏡可以有效地濾除強烈的反射光，減少眩光，提高視覺舒適度。

相機鏡頭: 在相機鏡頭上加裝偏振鏡，可以消除水面、玻璃等表面的反光，提高拍攝效果。

3D電影: 3D電影利用左右眼佩戴不同偏振方向的偏振眼鏡，將左右眼看到的圖像分離，從而產生立體感。

科學研究: 偏振片在光學實驗、材料科學、生物醫學等領域都有廣泛的應用。

醫學影像中偏振片的應用

增強對比度: 通過偏振光照射組織，可以增強不同組織之間的對比度，從而提高圖像質量。

減少散射光: 偏振片可以濾除散射光，提高圖像清晰度。

檢測生物組織的結構: 偏振光對生物組織的結構非常敏感，可以用于檢測組織的病變、腫瘤等。

測量生物組織的特性: 通過分析偏振光與生物組織相互作用后的變化，可以測量組織的折射率、雙折射等特性，為疾病診斷提供依據。

具體應用舉例：

眼底檢查: 利用偏振光可以更好地觀察眼底血管和黃斑的結構，幫助診斷糖尿病視網膜病變、黃斑變性等疾病。

皮膚病診斷: 偏振光可以區分不同類型的皮膚病變，如黑色素瘤、基底細胞癌等。

腫瘤診斷: 偏振光可以檢測腫瘤組織的形態和結構，幫助醫生進行早期診斷。

骨骼疾病診斷: 偏振光可以用于檢測骨質疏松、骨折等骨骼疾病。