導(dǎo)語

光學(xué)設(shè)計(jì)常只盯著波長(zhǎng)和強(qiáng)度，卻往往忘了同樣關(guān)鍵的偏振。如果你在激光加工、機(jī)器視覺、顯微鏡或攝影中遇到“光斑不均、反射刺眼、測(cè)量誤差大"等問題，答案很可能在光的偏振狀態(tài)里。今天，我們用通俗的語言把偏振的基本概念、常見元件以及實(shí)戰(zhàn)案例拆解清楚，并推薦高性能偏振產(chǎn)品，讓你立刻“看見"光的另一面。

一、 為什么偏振不可忽視？

“偏振影響激光束聚焦、濾波器截止波長(zhǎng)、并能防止不期望的反射。"

• 光學(xué)系統(tǒng)中的隱藏變量：即使不專門測(cè)量，偏振也會(huì)改變光的傳播路徑和強(qiáng)度。

• 行業(yè)需求廣泛：從玻璃/塑料應(yīng)力分析、藥品成分檢測(cè)、生物顯微到LCD/3D 電影、防眩光眼鏡，都離不開對(duì)偏振的掌控。

二、偏振的三大基本形態(tài)

圖1：線性偏振光的電場(chǎng)沿傳播方向限制于y-z平面(左)和x-z平面(右)。

圖2：線性偏振光的電場(chǎng)(左)由兩個(gè)沒有相差的垂直，振幅相等的線性分量組成。所產(chǎn)生的電場(chǎng)波沿y = x平面?zhèn)鞑ァA極化光的電場(chǎng)(右)由兩個(gè)垂直的，振幅相等的線性分量組成,其相位差為 π/2或90°。由此產(chǎn)生的電場(chǎng)波循環(huán)傳播。

圖 3：圓形偏振光(左)有兩個(gè)振幅相等且具有 π/2或90°相位差的分量。然而,如果兩個(gè)分量有不同的振幅,或者如果有 π/2以外的相位差,那么它們將產(chǎn)生橢圓偏振光(右)。

其中p偏振（平行）和s偏振（垂直）是反射/透射分析的核心概念。

圖4：P偏振和S偏振是線性偏振，它們通過相對(duì)于入射平面的相對(duì)方向來定義。

三、操控偏振的核心元件

偏振器（Polarizers）

• 功能：選取或抑制特定偏振分量。

• 種類：反射型（如光柵偏振器） → 通過金屬絲或 Brewster 角反射不需要的偏振。

二向色型（吸收型） → 吸收一種偏振、透過另一種。

雙折射型 → 利用不同折射率分離偏振。

• 關(guān)鍵參數(shù)：消光比（Extinction Ratio） 與 透射率 決定實(shí)際效果。

波片（Waveplates / Retarders）

• 工作原理：在不削弱光強(qiáng)的前提下，延遲垂直分量的相位，從而轉(zhuǎn)換偏振狀態(tài)。

• 應(yīng)用：旋轉(zhuǎn)線偏振（如把 0° 變 45°）

線→圓/圓→線（產(chǎn)生/消除圓偏振）

四、實(shí)戰(zhàn)案例：偏振讓“糊涂光"瞬間清晰

小技巧：通過調(diào)節(jié)兩片偏振片的相對(duì)角度（0°90°），可實(shí)現(xiàn)類似中性密度濾光片的光強(qiáng)衰減效果。

圖5：偏振片安裝在機(jī)器視覺相機(jī)的鏡頭前面,減少了鏡頭和電子芯片之間的反射表面發(fā)出的雜散光。

圖6：偏光鏡放在數(shù)碼單反相機(jī)的鏡頭前面,減少來自植被葉片部分反射表面的眩光。

圖7：單反相機(jī)鏡頭前面安裝了偏光鏡,以減少來自部分反射表面的眩光。

圖8：一個(gè)線性偏振片放置在光源上方，另一個(gè)偏振片與第壹個(gè)偏振軸方向的偏振片放置在相機(jī)鏡頭上方，以消除熱點(diǎn)。

五、偏振產(chǎn)品全景

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結(jié)語 & 行動(dòng)號(hào)召

偏振不再是光學(xué)的“高深莫測(cè)"，而是提升圖像質(zhì)量、降低測(cè)量誤差、擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)用工具。掌握了偏振基礎(chǔ)與元件選型，你就能在機(jī)器視覺、顯微成像、激光加工等場(chǎng)景中“一鍵解決"。

現(xiàn)在就行動(dòng)：

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