光的偏振度的计算公式-光的偏振度计算公式

光，这东西听起来挺玄乎，实际上就是一束束往电磁波跑的信号。在大量科研圈子里，大家天天念叨“偏振”，那是啥意思呢？好办来说，就是光波不点头，也不摇头，而是能左右两拨人。
这就好比你拿根筷子去晾衣服，要是它只能正着放，那是线偏振；要是它能左也能右，那它就是圆偏振了。
不过话说回来，光波本身是个没方向的球，要给它定个偏振度，得找个参照物。 最费事的参照物，就是晶体啊。晶体这东西，形状怪异的挺。有的像立方体，有的像六棱柱，有的圆滚滚的。当一束光射进去的时候，要是晶体跟光的电矢量垂直，光就全停在那儿了，出射光消光，偏振度就是 100%；要是晶体跟光平躺，那光就疯了一样散射出来，偏振度又是 0%。但这玩意儿有个坑，就是晶体能分，具体的折射率也得分。
比如石英晶体，主对角线平行的时候偏振度高，垂直的时候偏低；而方解石晶体，主交角平分线偏振高，垂直交角反而低。
这就好比在测量电压，表头分三个接线端，得把正负极排对才能读数。偏振度实际上就是那个读数，单位是百分比，范围从 0 到 100 不等。
要是测出来是 50%，那就说明光波被分成了两半，一半顺着电矢量走，另一半跟它垂直，这玩意儿叫圆偏振。 说到实验测偏振度，大家手里最常用的工具就是偏振片。
这个偏振片是个老古董了，原理挺好办，就是一个透光的玻璃板，只准电场线的振动方向跟它平行的一把剪刀。
这剪刀有个名字叫“检偏器”。它主要是跟起偏器配合用的。起偏器是个布洛赫板，要么说是尼科耳棱镜，能把一般/平平光变成线偏振光。亮片测的时候，把起偏器当起偏器用，再拿偏振片当检偏器，让透过光强变暗，直到看不见为止。
这时候，你用的偏振片的透光轴跟起偏器的透光轴成 45 度角。
要是光强最大，说明光波跟起偏器成 45 度；要是光强最小，说明光波跟起偏器成 90 度。偏振度实际上是个比较抽象的概念，它指数学上得知足那个公式，$pi(1-costheta)^2$，其中 $theta$ 是起偏和检偏之间的夹角。
不过大家常直观一点理解，就是光能透过多少。
要是你用起了偏器，把检偏器转了 90 度，光就简直全没了，偏振度就接近 100%；转了 45 度，光就剩下一半了。 在科研现场，测偏振度是为了啥？就是为了想这光到底是线偏振还是圆偏振。大量时候， somebody 对着一个未知的样品，拿个偏振片转，指着光强变化的曲线，希望能一眼看出结局。
这时候就得看曲线像啥。
要是曲线是平滑的波浪，那肯定是线偏振；要是曲线像个椭圆，要么圆，那就得小心了，可能是圆偏振，也可能有其他的混合态。测偏振度还有一个核心应用场景就是测材料里的应力。布拉格衍射法测应力，本质上就是利用光在应力下的折射率变化，把应力换算成偏振度。
这个换算系数得查表，不同的应力方向换算系数不一样。 说到数据，咱们得具体点。拿个十字仪测应力，表上写着那个系数叫应力偏振度系数。
比如拉应力，系数是 0.96；挤压力，系数是 0.96；双轴应力，系数是 0.84。测的时候得把公式里的参数填进去，算出偏振度，再查表反推应力。
要是你算出的偏振度跟查表的不一样，材料肯定有点难题，要么测量环境不对。
举个例子，假设测得偏振度是 0.5，查表对应应力偏振度系数是 0.96，那反过来算这个材料目前的拉应力大约是 0.5 除以 0.96 等于 0.52 的数值。自然，这得看具体是啥材料，金属、陶瓷、塑料，就连有机溶剂里的应力，系数都不一样。 有时候实验做得不好，数据计量不准。
比如检偏器没调好，要么晶体跟光不垂直，那测出来的偏振度肯定对不上。
这时候得重调，要么把晶体转个角度，要么重新找起偏器和检偏器的 45 度关系。在光纤通信里，有时候要找特定模式的偏振态，就是测一个特定的偏振度。
要是测出来是 0.88 左右，那大约率是线性偏振；要是 0.12，那就是圆偏振。
这些数据都得在系统里有文档，不能靠猜。 总而言之，光的偏振度这事儿，实际上就是把光的振动方向抓得死死的。测出来多少，能反映光的性质，也能反映材料的应力，就连在工程上还能用来做应力测试。别看公式看着挺高深，但操作起来就是个转动角度、看光强变化的过程。
只要注意查表、注意角度，数据就准了。