顯微鏡基礎知識 - 偏振光（二） 

偏振光存在的第一條線索出現在 1669 年左右，當時伊拉斯謨·巴託林（Erasmus Bartholin）發現，當透過晶體觀察物體時，冰島晶石（一種透明、無色的方解石）晶體會產生重影（如圖1）。在實驗中還觀察到了一個不尋常的現象：當方解石晶體繞特定軸旋轉時，其中一個圖像會以另一個圖像為中心繞一圈移動，這提供了強有力的證據，表示晶體能以某種方式將光分成兩束不同的光束。

一個多世紀後，法國物理學家艾蒂安·馬魯斯（Etienne Malu）檢查了通過方解石晶體反射所形成的圖像，並發現某些情況下，其中一個圖像會消失。一開始推測日光是由兩種不同的光形式組成，兩種光以不同的路徑穿過方解石晶體，但後來確認這種差異是由於穿過晶體時，光產生不同偏振態造成的。日光可視為非偏光，而反射光通常僅限於與反射光表面平行的平面偏光。

偏振光可以通過使光束偏離的物理過程產生，包括吸收、折射、反射、繞射、散射及雙折射。從介電材料或絕緣材料的平坦表面反射的光通常有部分偏振，反射光的電場向量在平行於材料表面的平面中有較大的振幅，比起其他振動方向的光波反射效率更高，常見例子是未受干擾的水、玻璃、塑料板等。儘管多種透明材料都可以做非常好的偏振器，但前提是入射光角度定向在一定範圍內。反射偏振光的一個重要特性是，偏振度取決於光的入射角，隨著入射角減小，觀察到的偏振量增加。

當考慮非偏振光在平坦絕緣表面上的入射時，存在一個特定的入射角，使反射的光波皆偏振到單一平面中，意即反射光只有一種偏振態，且反射光與折射光呈垂直（如圖2），此入射角的角度稱為布魯斯特角（Brewster's Angle）

布魯斯特角可以利用以下方程式計算： 

其中 ni 和 nr 分別代表入射端及折射端的介質折射率，θi 為入射角，θr 為折射角。假設入射端的介質為空氣，則以 ni = 1代入，並移項（2）式得到

因此若物質放在空氣中且知道其折射率，則可根據（3）式計算布魯斯特角。

偏振片在攝影中也非常有用，它們可以安裝在相機鏡頭的前面，以減少眩光並增加照片的整體圖像對比度。相機上使用的偏光鏡通常設計有安裝環，可以在使用時旋轉偏光鏡，以因應在各種照明條件下可能產生不同反射角度，達到所需的濾除效果。

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