視覺偏振光源作用（機器視覺偏振鏡）

本文目錄一覽：

• 1、偏振鏡有什么作用？
• 2、偏振片對光有啥作用？
• 3、為什么我們看到的光絕大部分是偏振光？
• 4、偏振光原理
• 5、偏振光的應(yīng)用

偏振鏡有什么作用？

作用：

1、過濾反射光線，增加成像反差。

2、有效減弱或者消除非金屬表面的反光，這種反射光是典型的偏振光（金屬表面的反射比較復(fù)雜，與入射波長、表面粗糙度相關(guān)。

3、改善被攝物體的畫質(zhì)，并提高畫面的清晰度。例如，通過使用偏光鏡，可以減弱水面的反光，從而清晰的拍攝到水中的魚。

4、偏光鏡可以有效提高色彩的飽和度，提高反差，這是因為偏光鏡可以吸收大氣中霧氣或灰塵反射出的各種方向的雜光，從而使拍攝出的影像更加純凈。

5、運用在拍攝風景照時，對云層的描繪有極好的效果。

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擴展資料

雨天開車戴偏光鏡片的墨鏡會看得更清楚

郭醫(yī)生表示，雨天開車戴有偏光功能的墨鏡，的確能讓視野變清晰。下雨時，擋風玻璃始終是濕的，對面的光線照射過來，擋風玻璃上的水珠會產(chǎn)生反光。

同時，來自對面車輛或路燈的光線照射到濕濕的路面上，都會出現(xiàn)很多雜亂光，導(dǎo)致周圍事物的對比度大大下降，讓人覺得看起來視野不清，一片模糊。而偏光鏡能夠減少自然光中的散亂反射光線、眩光以及物體不規(guī)則的反射光，從而提高對比度，所以視野就清晰了。

郭醫(yī)生說，目前市場上大約九成的墨鏡都帶有偏光功能，可以濾除光束中的散射光線，使視野清晰自然，但是不建議晚上佩戴。但也有一部分普通的墨鏡，比如只能用于遮擋強光的太陽鏡，以及色彩豐富、以裝飾為主的淺色太陽鏡等。這些不帶偏光的墨鏡，下雨天佩戴是無法起到作用的。

對此，交警提醒，雨水會讓輪胎的地面附著力和剎車性能降低，因此下雨天行車要確保安全，最基本的是要減速慢行，加大行車間距。

如果行車間距不足，一旦遇到前車緊急制動，后車來不及制動，就很容易造成追尾事故。因雨霧較重，可視性差，應(yīng)及時打開大燈，充分利用強光的作用，增強駕車的安全性。

參考資料來源：/baike.baidu.com/item/%E5%81%8F%E5%85%89%E9%95%9C#3_1"target="_blank"title="百度百科-偏光鏡"百度百科-偏光鏡

參考資料來源：/he.people.com.cn/n2/2016/0815/c192235-28832994.html"target="_blank"title="人民網(wǎng)-雨天開車戴墨鏡會看得更清楚?專家:偏光鏡片可以"人民網(wǎng)-雨天開車戴墨鏡會看得更清楚?專家:偏光鏡片可以

偏振片對光有啥作用？

光強為I的自然光通過偏振片，光強會變成入射光的一半，也就是I/2。這是由于自然光在各個方向上的振動強度相同，在任意兩個相互垂直的方向上的分量都相等。所以，經(jīng)過偏振片以后，只有一個方向能夠通過，光強減半。

強度為I(Ο)的線偏振光，透過檢偏片后，透射光的強度（不考慮吸收）為I=I(Ο)cos2θ。(θ是入射線偏振光的光振動方向和偏振片偏振化方向之間的夾角。)

擴展資料：

發(fā)光強度的定義考慮人的視覺因素和光學特點，是在人的視覺基礎(chǔ)上建立起來的。容易混淆的是, 在光學中,?光強往往指單位面積的輻射功率, 由于人眼對不同波長光的相對視見率不同，所以不同波長光的輻射功率相等時，其光通量并不相等。

發(fā)光體在給定方向上的發(fā)光強度是該發(fā)光體在該方向的立體角元dΩ內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元所得之商，即單位立體角的光通量。

參考資料來源：百度百科-發(fā)光強度

為什么我們看到的光絕大部分是偏振光？

偏振光

偏振光(Polarization)

光是一種電磁波，電磁波是橫波。而振動方向和光波前進方向構(gòu)成的平面叫做振動面，光的振動面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或線偏振光。通常光源發(fā)出的光，它的振動面不只限于一個固定方向而是在各個方向上均勻分布的。這種光叫做自然光。光的偏振性是光的橫波性的最直接，最有力的證據(jù)，光的偏振現(xiàn)象可以借助于實驗裝置進行觀察，P1、P2是兩塊同樣的偏振片。通過一片偏振片p1直接觀察自然光（如燈光或陽光），透過偏振片的光雖然變成了偏振光，但由于人的眼睛沒有辨別偏振光的能力，故無法察覺。如果我們把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2緩慢地轉(zhuǎn)動，就可發(fā)現(xiàn)透射光的強度隨著P2轉(zhuǎn)動而出現(xiàn)周期性的變化，而且每轉(zhuǎn)過90°就會重復(fù)出現(xiàn)發(fā)光強度從最大逐漸減弱到最暗；繼續(xù)轉(zhuǎn)動P2則光強又從接近于零逐漸增強到最大。由此可知，通過P1的透射光與原來的入射光性質(zhì)是有所不同的，這說明經(jīng)P1的透射光的振動對傳播方向不具有對稱性。自然光經(jīng)過偏振片后，改變成為具有一定振動方向的光。這是由于偏振片中存在著某種特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允許平行于偏振化方向的振動通過，同時吸收垂直于該方向振動的光。通過偏振片的透射光，它的振動限制在某一振動方向上,我們把第一個偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光變成偏振光，但是人的眼睛不能辨別偏振光。必須依靠第二片偏振片P2去檢查。旋轉(zhuǎn)P2，當它的偏振化方向與偏振光的偏振面平行時，偏振光可順利通過，這時在P2的后面有較亮的光。當P2的偏振方向與偏振光的偏振面垂直時，偏振光不能通過，在P2后面也變暗。第二個偏振片幫助我們辨別出偏振光，因此它也稱為“檢偏器”。

n 前言

干涉和衍射—光的波動性

偏振—光是橫波

光的偏振現(xiàn)象

偏振元件

應(yīng)用

n 光的矢量性 —光是橫波

K為波面的法線方向，S為光波的能量傳播方向。

在各向同性的介質(zhì)中S與K同向。在各向異性的介質(zhì)中S與K不同向。

自然光 線偏振光

部分偏振光 圓偏振光 橢圓偏振光

部分偏振度定義

橢圓偏振光的形成（兩個互相垂直的振動的合成）

橢圓方程式

改變光的偏振態(tài)的方法

1、利用偏振片

2、利用反射現(xiàn)象

3、利用雙折射晶體

n 光的散射

利用偏振片產(chǎn)生偏振光

馬呂斯定律（1809年）和消光現(xiàn)象

菲涅耳公式

布魯斯特角：

利用布儒斯特角產(chǎn)生偏振光

全反射時光的偏振態(tài)的改變

反射波的振幅比可以改寫為：

當入射角大于或等于臨界角sin-1(n)時

全反射時的相位改變

菲涅耳棱體

n 晶體光學

晶體光學元件

1、偏振器件

尼科耳棱鏡

格蘭棱鏡

2 波晶片

構(gòu)造：單軸晶體使其光軸與表面平行

入射光 1/4波片

檢驗偏振光的光路

n 偏振光的檢驗

借助檢偏器和1/4波晶片檢驗光的5種偏振態(tài)

1.只用檢偏器（轉(zhuǎn)動）：

對于線偏光可以出現(xiàn)極大和消光現(xiàn)象。

對于橢圓偏光和部分偏光可以出現(xiàn)極大和極小現(xiàn)象。

對于圓偏光和非偏光各方向光強不變。

2.用1/4波晶片和檢偏器（轉(zhuǎn)動）：

對于非偏光（自然光）各方向光強不變。

對于圓偏光出現(xiàn)消光現(xiàn)象（原因）。

對于部分偏光仍出現(xiàn)極大和極小現(xiàn)象。

對于橢圓偏光，當把1/4波晶片的快慢軸放在光強極大位置時出現(xiàn)消光現(xiàn)象（原因）。

平行偏光干涉的裝置

（干涉的三條件：頻率、振動方向、初位相—相同）

裝置：自然光+起偏器P1+波晶片+檢偏器P2

偏振光的干涉的結(jié)果

n 現(xiàn)象

單色光照明厚度變化的波晶片P1 ^ P2，P1 II P2，亮暗紋互補

白光照明厚度變化的波晶片P1 ^ P2，P1 II P2，彩色互補（如紅色與青色，綠色和紫色，黃色和藍色等）顯色偏振

其他產(chǎn)生雙折射的機理和應(yīng)用

光測彈性（由于材料的內(nèi)、外應(yīng)力造成雙折射現(xiàn)象）

檢查玻璃、塑料等的內(nèi)應(yīng)力

橋梁、礦井、水壩和機械工件等的應(yīng)力分布的監(jiān)測和模擬。

地震預(yù)報。

克爾效應(yīng)和普克爾效應(yīng)（由于電場造成雙折射現(xiàn)象）—高速光開關(guān)。

n 旋光現(xiàn)象的觀察和測量

1811年由阿喇果和畢奧發(fā)現(xiàn)

石英、松節(jié)油、糖溶液中有旋光現(xiàn)象

左旋和右旋—與旋光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)（1822年赫謝爾發(fā)現(xiàn)）

旋光計—測量糖溶液的濃度

會聚偏光的干涉

n 橢圓偏振光法測定介質(zhì)薄膜的厚度和折射率

在現(xiàn)代科學技術(shù)中，薄膜有著廣泛的應(yīng)用。因此測量薄膜的技術(shù)也有了很大的發(fā)展，橢偏法就是70年代以來隨著電子計算機的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來的目前已有的測量薄膜的最精確的方法之一。橢偏法測量具有如下特點：

能測量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干涉法高1-2個數(shù)量級。

是一種無損測量，不必特別制備樣品，也不損壞樣品，比其它精密方法：如稱重法、定量化學分析法簡便。

可同時測量膜的厚度、折射率以及吸收系數(shù)。因此可以作為分析工具使用。

對一些表面結(jié)構(gòu)、表面過程和表面反應(yīng)相當敏感。是研究表面物理的一種方法

橢偏儀的光路圖

橢偏儀的基本原理

入射光的P分量

入射光的S分量

反射光的P分量和S分量的比值—橢圓參量

r=RP/Rs=tanyexp(iD)=f(n1, n2, n3,f1，d，l）

n 總結(jié)

光是橫波具有五種偏振態(tài)

光與物質(zhì)相互作用時會發(fā)生偏振態(tài)的改變

偏振元件：偏振片、偏振棱鏡、波片

應(yīng)用：光測彈性、旋光計、橢偏儀、電光調(diào)制

偏振光原理

光的偏振性

振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做偏振，它是橫波區(qū)別于其他縱波的一個最明顯的標志，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。光波是電磁波，因此，光波的傳播方向就是電磁波的傳播方向。光波中的電振動矢量E和磁振動矢量H都與傳播速度v垂直，因此光波是橫波，它具有偏振性。

自然光

自然光又稱“天然光”，不直接顯示偏振現(xiàn)象的光。天然光源和一般人造光源直接發(fā)出的光都是自然光。它包括了垂直于光波傳播方向的所有可能的振動方向，所以不顯示出偏振性。從普通光源直接發(fā)出的天然光是無數(shù)偏振光的無規(guī)則集合，所以直接觀察時不能發(fā)現(xiàn)光強偏于哪一個方向。這種沿著各個方向振動的光波強度都相同的光叫做自然光。

自然光的振動方向在傳播面各個方向上呈均勻分布，對人眼的作用在各個方向上是相同的。 [1]

線偏振光

編輯

光矢量始終沿某一固定方向振動的光被稱為線偏振光。 [1]

橢圓偏振光

編輯

光矢量端點的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時間有規(guī)律的變化。

定義

編輯

光矢量端點的軌跡為一圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小不變，但方向隨時間有規(guī)律地變化。光的偏振方向隨著時間的變化而均勻分布，能夠很好地模擬自然光偏振方向各項同性的特征，且任意方向的偏振分量保持恒定的大小。

圓偏振光的振動方向在傳播面上則是旋轉(zhuǎn)的，對人眼的綜合效果也表現(xiàn)為各向同性。

圓偏振光最接近于自然光。 [1]

實現(xiàn)方式

編輯

是由一片線偏振片與一片四分之一波片(為特殊雙折射材料)膠合而成。該四分之一波片的光軸與線偏振鏡的偏振光振動方向形成45°角。

光線：自線偏振鏡一段射入為正向，自四分之一波片一端射入為反向。正向射向圓偏振鏡的自然光，先后通過線偏振片和四分之一波片后，即成為圓偏振光。

優(yōu)勢

編輯

圓偏光更接近自然光，可以有效減輕人們的視覺疲勞，達到健康護眼的目的。 [1]

實驗數(shù)據(jù)

經(jīng)過北京同仁眼科醫(yī)院、中國標準院、TCL工研院的專項研究結(jié)果表明，長時間觀看圓偏光屏相對于傳統(tǒng)線偏光屏能夠有效緩解視力下降。

應(yīng)用

編輯

1.相機濾鏡

圓偏光鏡由兩片鏡片組成，中間夾有偏振膜。可消除水面、玻璃表面、金屬表面等一切光滑物體表面的反光，在一定程度上提高照片的整體色彩飽和度。并可在晴天時壓深天空的藍色，提高反差。是風光攝影的必備濾鏡。 [1]

2.3D眼鏡

3D眼鏡主要有線偏光3D眼鏡和圓偏光3D眼鏡。線偏光立體眼鏡的立體視覺效果比圓偏光立體眼鏡明顯，但觀看過程中線偏光立體眼鏡有一定角度因素，不宜進行轉(zhuǎn)頭晃頭等頭部運動。圓偏光立體眼睛就相對自如，觀看角度比線偏光立體眼鏡廣。 [1]

3.顯示屏

圓偏振光可應(yīng)用于手機顯示屏上，使屏幕發(fā)出的光更接近自然光，達到健康護眼的目的，其中華星光電自有專利CPLP圓偏光技術(shù)獲得國家專利發(fā)明優(yōu)秀獎

偏振光的應(yīng)用

偏振光的應(yīng)用有：

1、工件表面的字符缺陷檢測。

2、金屬件定位檢測。

3、元器件顏色區(qū)分檢測。

偏振是指橫波的振動矢量（垂直于波的傳播方向）偏于某些方向的現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象是由法國工程師馬呂斯于1808年發(fā)現(xiàn)的。眾所周知，自然光是一種電磁波，屬于橫波，其在垂直于傳播方向的平面內(nèi)包含著一切可能方向的振動，且平均而言在任一方向上都具有相同的振幅，即振動方向是對稱的。

然而，當光的振動方向?qū)τ趥鞑シ较虿粚ΨQ性時，便成了偏振光。偏振現(xiàn)象橫波區(qū)別于其他縱波的一個最明顯的標志。

偏振光按其性質(zhì)可分為平面偏振光（或線偏振光），圓偏振光，橢圓偏振光和部分偏正光。例如，自然光在傳播過程中經(jīng)過某種介質(zhì)（偏振片）后，只有一個固定振動方向的光能夠通過這個介質(zhì)，就得到了線偏振光。

將光的偏振特性運用于機器視覺光源中，通過合理的設(shè)計改變光源所發(fā)射光波的振動方向，同時約束反射回相機的光波的振動方向，便可消除機器視覺中常見的強反光現(xiàn)象。偏光光源由此產(chǎn)生。