视觉偏振光源作用（机器视觉偏振镜）

本文目录一览：

• 1、偏振镜有什么作用？
• 2、偏振片对光有啥作用？
• 3、为什么我们看到的光绝大部分是偏振光？
• 4、偏振光原理
• 5、偏振光的应用

偏振镜有什么作用？

作用：

1、过滤反射光线，增加成像反差。

2、有效减弱或者消除非金属表面的反光，这种反射光是典型的偏振光（金属表面的反射比较复杂，与入射波长、表面粗糙度相关。

3、改善被摄物体的画质，并提高画面的清晰度。例如，通过使用偏光镜，可以减弱水面的反光，从而清晰的拍摄到水中的鱼。

4、偏光镜可以有效提高色彩的饱和度，提高反差，这是因为偏光镜可以吸收大气中雾气或灰尘反射出的各种方向的杂光，从而使拍摄出的影像更加纯净。

5、运用在拍摄风景照时，对云层的描绘有极好的效果。

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扩展资料

雨天开车戴偏光镜片的墨镜会看得更清楚

郭医生表示，雨天开车戴有偏光功能的墨镜，的确能让视野变清晰。下雨时，挡风玻璃始终是湿的，对面的光线照射过来，挡风玻璃上的水珠会产生反光。

同时，来自对面车辆或路灯的光线照射到湿湿的路面上，都会出现很多杂乱光，导致周围事物的对比度大大下降，让人觉得看起来视野不清，一片模糊。而偏光镜能够减少自然光中的散乱反射光线、眩光以及物体不规则的反射光，从而提高对比度，所以视野就清晰了。

郭医生说，目前市场上大约九成的墨镜都带有偏光功能，可以滤除光束中的散射光线，使视野清晰自然，但是不建议晚上佩戴。但也有一部分普通的墨镜，比如只能用于遮挡强光的太阳镜，以及色彩丰富、以装饰为主的浅色太阳镜等。这些不带偏光的墨镜，下雨天佩戴是无法起到作用的。

对此，交警提醒，雨水会让轮胎的地面附着力和刹车性能降低，因此下雨天行车要确保安全，最基本的是要减速慢行，加大行车间距。

如果行车间距不足，一旦遇到前车紧急制动，后车来不及制动，就很容易造成追尾事故。因雨雾较重，可视性差，应及时打开大灯，充分利用强光的作用，增强驾车的安全性。

参考资料来源：/baike.baidu.com/item/%E5%81%8F%E5%85%89%E9%95%9C#3_1"target="_blank"title="百度百科-偏光镜"百度百科-偏光镜

参考资料来源：/he.people.com.cn/n2/2016/0815/c192235-28832994.html"target="_blank"title="人民网-雨天开车戴墨镜会看得更清楚?专家:偏光镜片可以"人民网-雨天开车戴墨镜会看得更清楚?专家:偏光镜片可以

偏振片对光有啥作用？

光强为I的自然光通过偏振片，光强会变成入射光的一半，也就是I/2。这是由于自然光在各个方向上的振动强度相同，在任意两个相互垂直的方向上的分量都相等。所以，经过偏振片以后，只有一个方向能够通过，光强减半。

强度为I(Ο)的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度（不考虑吸收）为I=I(Ο)cos²θ。(θ是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。)

扩展资料：

发光强度的定义考虑人的视觉因素和光学特点，是在人的视觉基础上建立起来的。容易混淆的是, 在光学中, 光强往往指单位面积的辐射功率, 由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。

发光体在给定方向上的发光强度是该发光体在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元所得之商，即单位立体角的光通量。

参考资料来源：百度百科-发光强度

为什么我们看到的光绝大部分是偏振光？

偏振光

偏振光(Polarization)

光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。这种光叫做自然光。光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。必须依靠第二片偏振片P2去检查。旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。

n 前言

干涉和衍射—光的波动性

偏振—光是横波

光的偏振现象

偏振元件

应用

n 光的矢量性 —光是横波

K为波面的法线方向，S为光波的能量传播方向。

在各向同性的介质中S与K同向。在各向异性的介质中S与K不同向。

自然光 线偏振光

部分偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光

部分偏振度定义

椭圆偏振光的形成（两个互相垂直的振动的合成）

椭圆方程式

改变光的偏振态的方法

1、利用偏振片

2、利用反射现象

3、利用双折射晶体

n 光的散射

利用偏振片产生偏振光

马吕斯定律（1809年）和消光现象

菲涅耳公式

布鲁斯特角：

利用布儒斯特角产生偏振光

全反射时光的偏振态的改变

反射波的振幅比可以改写为：

当入射角大于或等于临界角sin-1(n)时

全反射时的相位改变

菲涅耳棱体

n 晶体光学

晶体光学元件

1、偏振器件

尼科耳棱镜

格兰棱镜

2 波晶片

构造：单轴晶体使其光轴与表面平行

入射光 1/4波片

检验偏振光的光路

n 偏振光的检验

借助检偏器和1/4波晶片检验光的5种偏振态

1.只用检偏器（转动）：

对于线偏光可以出现极大和消光现象。

对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。

对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。

2.用1/4波晶片和检偏器（转动）：

对于非偏光（自然光）各方向光强不变。

对于圆偏光出现消光现象（原因）。

对于部分偏光仍出现极大和极小现象。

对于椭圆偏光，当把1/4波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消光现象（原因）。

平行偏光干涉的装置

（干涉的三条件：频率、振动方向、初位相—相同）

装置：自然光+起偏器P1+波晶片+检偏器P2

偏振光的干涉的结果

n 现象

单色光照明厚度变化的波晶片P1 ^ P2，P1 II P2，亮暗纹互补

白光照明厚度变化的波晶片P1 ^ P2，P1 II P2，彩色互补（如红色与青色，绿色和紫色，黄色和蓝色等）显色偏振

其他产生双折射的机理和应用

光测弹性（由于材料的内、外应力造成双折射现象）

检查玻璃、塑料等的内应力

桥梁、矿井、水坝和机械工件等的应力分布的监测和模拟。

地震预报。

克尔效应和普克尔效应（由于电场造成双折射现象）—高速光开关。

n 旋光现象的观察和测量

1811年由阿喇果和毕奥发现

石英、松节油、糖溶液中有旋光现象

左旋和右旋—与旋光物质的结构有关（1822年赫谢尔发现）

旋光计—测量糖溶液的浓度

会聚偏光的干涉

n 椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率

在现代科学技术中，薄膜有着广泛的应用。因此测量薄膜的技术也有了很大的发展，椭偏法就是70年代以来随着电子计算机的广泛应用而发展起来的目前已有的测量薄膜的最精确的方法之一。椭偏法测量具有如下特点：

能测量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干涉法高1-2个数量级。

是一种无损测量，不必特别制备样品，也不损坏样品，比其它精密方法：如称重法、定量化学分析法简便。

可同时测量膜的厚度、折射率以及吸收系数。因此可以作为分析工具使用。

对一些表面结构、表面过程和表面反应相当敏感。是研究表面物理的一种方法

椭偏仪的光路图

椭偏仪的基本原理

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—椭圆参量

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

n 总结

光是横波具有五种偏振态

光与物质相互作用时会发生偏振态的改变

偏振元件：偏振片、偏振棱镜、波片

应用：光测弹性、旋光计、椭偏仪、电光调制

偏振光原理

光的偏振性

振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志，只有横波才有偏振现象。光波是电磁波，因此，光波的传播方向就是电磁波的传播方向。光波中的电振动矢量E和磁振动矢量H都与传播速度v垂直，因此光波是横波，它具有偏振性。

自然光

自然光又称“天然光”，不直接显示偏振现象的光。天然光源和一般人造光源直接发出的光都是自然光。它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性。从普通光源直接发出的天然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向。这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫做自然光。

自然光的振动方向在传播面各个方向上呈均匀分布，对人眼的作用在各个方向上是相同的。 [1]

线偏振光

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光矢量始终沿某一固定方向振动的光被称为线偏振光。 [1]

椭圆偏振光

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光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化。

定义

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光矢量端点的轨迹为一圆，即光矢量不断旋转，其大小不变，但方向随时间有规律地变化。光的偏振方向随着时间的变化而均匀分布，能够很好地模拟自然光偏振方向各项同性的特征，且任意方向的偏振分量保持恒定的大小。

圆偏振光的振动方向在传播面上则是旋转的，对人眼的综合效果也表现为各向同性。

圆偏振光最接近于自然光。 [1]

实现方式

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是由一片线偏振片与一片四分之一波片(为特殊双折射材料)胶合而成。该四分之一波片的光轴与线偏振镜的偏振光振动方向形成45°角。

光线：自线偏振镜一段射入为正向，自四分之一波片一端射入为反向。正向射向圆偏振镜的自然光，先后通过线偏振片和四分之一波片后，即成为圆偏振光。

优势

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圆偏光更接近自然光，可以有效减轻人们的视觉疲劳，达到健康护眼的目的。 [1]

实验数据

经过北京同仁眼科医院、中国标准院、TCL工研院的专项研究结果表明，长时间观看圆偏光屏相对于传统线偏光屏能够有效缓解视力下降。

应用

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1.相机滤镜

圆偏光镜由两片镜片组成，中间夹有偏振膜。可消除水面、玻璃表面、金属表面等一切光滑物体表面的反光，在一定程度上提高照片的整体色彩饱和度。并可在晴天时压深天空的蓝色，提高反差。是风光摄影的必备滤镜。 [1]

2.3D眼镜

3D眼镜主要有线偏光3D眼镜和圆偏光3D眼镜。线偏光立体眼镜的立体视觉效果比圆偏光立体眼镜明显，但观看过程中线偏光立体眼镜有一定角度因素，不宜进行转头晃头等头部运动。圆偏光立体眼睛就相对自如，观看角度比线偏光立体眼镜广。 [1]

3.显示屏

圆偏振光可应用于手机显示屏上，使屏幕发出的光更接近自然光，达到健康护眼的目的，其中华星光电自有专利CPLP圆偏光技术获得国家专利发明优秀奖

偏振光的应用

偏振光的应用有：

1、工件表面的字符缺陷检测。

2、金属件定位检测。

3、元器件颜色区分检测。

偏振是指横波的振动矢量（垂直于波的传播方向）偏于某些方向的现象，光的偏振现象是由法国工程师马吕斯于1808年发现的。众所周知，自然光是一种电磁波，属于横波，其在垂直于传播方向的平面内包含着一切可能方向的振动，且平均而言在任一方向上都具有相同的振幅，即振动方向是对称的。

然而，当光的振动方向对于传播方向不对称性时，便成了偏振光。偏振现象横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。

偏振光按其性质可分为平面偏振光（或线偏振光），圆偏振光，椭圆偏振光和部分偏正光。例如，自然光在传播过程中经过某种介质（偏振片）后，只有一个固定振动方向的光能够通过这个介质，就得到了线偏振光。

将光的偏振特性运用于机器视觉光源中，通过合理的设计改变光源所发射光波的振动方向，同时约束反射回相机的光波的振动方向，便可消除机器视觉中常见的强反光现象。偏光光源由此产生。