50 偏極光 /工業理工/ TK Design & Company

光源、例如 太陽或電燈，其射出來的光，都是『自然光』。

但『自然光』在經過反射後，例如 經過水面的反射，又是在

一個剛好的角度，約在水平往上 30 度角附近，就會只剩下一

半的光被反射出來，有一半的光不見了。這剩下的一半的光，

就是『偏極光』。

為什麼『自然光』經過反射後，會剩下一半？是否這一半和那

一半的光有哪裡不一樣？是的，這一半和那一半的光，其『光

子』的『電場』角度不相同，若以概括而論，是兩者的『電場』

角度，相差 90 度角。

從光源射出來的光，都是很多很多的『光子』的集合，稱為『光

束』。『光束』裡的每一個『光子』在行進中，都會產生『磁場』

和『電場』的振盪，振盪在光子行進方向的側面，像飛機的機

翼長在機身的側面一樣。但每一個『光子』的機翼並非都是水

平的，也有垂直的，有各種角度的，是 360 度隨機的，若以概

括而論，以便於解釋和瞭解，就可以被概分為：該『自然光』

要經過水面的反射，又是在 30 角度時，有一半的光的『電場』

是水平於該水面，另一半的光的『電場』是垂直於該水面。

在這樣的情形下，光的『電場』水平於該反射面的，其『電場』

會被該反射面所短路，該些光就消失不見了；而光的『電場』

垂直於該反射面的，其『電場』並沒有被該反射面所短路，就

被反射出來了，光也因此少了約一半，這種現象，稱為『極化』。

被極化了的光，叫做『偏極光』，或稱『偏振光』或『偏光』。

若光的『電場』是水平於一個反射面，或就是水平，稱為 p 波；

若光的『電場』是垂直於一個反射面，或就是垂直，稱為 s 波。

自然光經過反射或折射，都或多或少，已經被極化了，就不是

自然光了。

偏極光過濾鏡

可以利用充滿垂直方向的導電體的細絲，例如 碘的細絲、的

透明板，做成過濾鏡，來短路光的 p 波；或者是 利用充滿水

平方向的導電體的細絲的透明板，做成過濾鏡，來短路光的 s

波，如封面的圖片所示，以濾掉不想要的反射光，就能照出一

張清晰的照片。這種過濾鏡，稱為『偏光鏡』。使用偏光鏡，

須要轉角度，至反射光影響最小的程度。

液晶顯示器

液態晶體，如肥皂水即是，分子是長條狀，像一個長長的米粒，

其排列會受到電場的吸引而改變方向，可以從雜亂，到全部整

齊同向，看電壓的大小。將液晶封成一個薄板，在背光，只給

一個 p 波，或只給一個 s 波的偏極光，當液晶排列是雜亂的時

候，對該偏極光的電場沒有什麼影響，光是可以通過的；但當

液晶排列是整齊同向的時候，就會對該偏極光的電場短路，光

就通不過了，依液晶同向的程度，會決定其不透光的程度。

用這樣的構造做成一個小點，稱為『畫素』，集合許多的畫素，

加上對每一個畫素的訊號控制電路，就成為一個顯示幕，顯示

幕再加上三原色 藍、綠、紅 的濾鏡，就做成彩色的電視機和

手機的螢幕。

常人對光學多沒有認知，想的多是錯的，這篇文章是我自己所

做的解說方式，期望能讓一般人看過後，對光更有瞭解。

偏極光還有更深奧的部分，液晶螢幕也是，但這就是基礎知識。

可繼續參看 『15 光線與光波』

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