光学偏振毕业论文

浅谈光栅玻璃在汽车上的应用

摘要随着工业技术的进步，功能、安全玻璃在汽车行业己经广泛的应用，作为高科技的玻璃产品，光栅玻璃应

用于汽车挡风玻璃，必将为玻璃行业和汽车工业带来更为广阔的生机。

Abstract Function glass(varieties of safety glass)，with the development of industrial technology

has beenw

idely

in used in automobile Industrial，as High—tech glass production，Raster glass has

been in used in automobileI

ndustrial，

丽ll bring a broader 1ife in the glass industry and the automobile industry，

关键词光栅玻璃汽车玻璃挡风玻璃应用

Key words Raster glass Autoglass Windsereens Application

汽车作为一个国家工业发达程度的象征，已经过近百年的发展。而汽车玻璃的革新亦在不断变化。作为高

科技的玻璃产品，光栅玻璃应用于汽车挡风玻璃，可使夜间相向而行的汽车，在会车的时候，省去复杂的打会

车灯的步骤，避免夜闯会车时，汽车大灯造成的司机暂时性目眩，减少交通事故的发生。

1光的偏振原理

为了理解汽车安全玻璃避光的原理，我们有必要来了解一下光波的特性。我们日常生活当中所见到的光大

部分都是自然光，我们知道光波是横波，横波可以发生偏振现象。从普通光源直接发生的天然光是无数偏振光

的无规则集合，所以当我们直接观察光的时候，不可能发生光强偏于某一方向的事情．这种沿着各个方向振动

的光波的强度都相同的光叫自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向的平面内沿一

切方向振动的光。而且沿着各个方向振动的光波强度都相同，这些光都是自然光。

让太阳光或灯光通过一块用晶体薄片作成的偏振片Pl(如下图)，在Pl的另-N观察，可以看到它是透明的．以

入射光线为轴旋转偏振片Pl，这时看到透射光的强度并不发生变化． 再取一块同样的偏振片P2，放在偏振片Pl的后面，通过它去观察从偏振片Pl透射过来的光，就会发现

从偏振片P1透射过来的光的强度跟两偏振片P1、P2的相对方向有关．

把晶片P1固定，以入射光线为轴旋转偏振片P2时，从P2透射过来的光的强度发生周期性的变化．

当Pl与P2的透振方向平行时，透射光的强度最大，当Pl与P2的透振方向垂直时，透射光的强度最弱

几乎等于零

其透射光的强度可由下式求得：

(式中a为偏振光的偏振方向与偏振片的偏振方向的夹角)，

上式就是著名的马吕斯定律。

从马吕斯定律可以看出，线偏振光通过偏振片后，光强随入射线偏振光的振动方向和偏振片的透光轴方向

之间的夹角q的改变而改变．当a=O时，I=I。，透过偏振片的光强最大；当n--90。时，I=0，没有光透过偏

振片。

根据以上原理可知，如果在所有的汽车前挡风玻璃和车灯玻璃上镀一层偏振膜，而保持这两种偏振膜的偏

振方向互相垂直，就能达到在夜间会车时避免车灯强光透过，而眩目的目的。

2偏振片的分类形式

目前的玻璃镀膜技术已十分成熟。从最初的化学镀膜到真空蒸镀以至发展到现在的真空磁溅射镀膜。国外

很早就在玻璃镀膜的技术上开发了车灯防护产品。早在1995年，BOCCT公司取得氧化硅阻挡膜专利；德国

Leybold公司把这一技术用于汽车车灯的在线团束溅射镀膜上。而我国的玻璃镀膜技术发展比较缓慢。1990

年以后才迅速发展。根据我国目前汽车和玻璃市场的发展趋势，应该开发这种偏振膜产品(也就是车灯阻挡膜)。

上文提到的偏振片就可以用在玻璃上镀覆偏振膜的方法得到。一般较常用的偏振片种类有以下数种：

2．1反射型

当光线斜射入玻璃表面时，其反射光将被部分偏振化。利用多层玻璃的连续反射效果即可将非偏振光转为线性

偏振光。

2．2复屈折型

将两片方解石晶体接合，入射光线会被分解为两道偏振光，称为平常光与非常光。

2．3二色性微晶型

将具有二色性的微小晶体有规则地吸附排列在透明的薄片上，这是人工第～次做出偏光膜的方法。

2．4高分子二色性型

利用透光性良好的高分子薄膜，将膜内分子加以定向。再吸着具有二色性的物质，此为现今生产偏光膜最主要

的方法。这类吸收式的起偏器都是以膜(Film)或是板Ⅱ1ate

or

Sheet)的形式存在，因此，通常又称之为偏光膜

(Polarizing Film)或偏光板(Polarizmg Plate orSheet)。英文上另外一个更通俗的称呼是Polarizing Filter。

3偏振膜的发展过程

为了更好地了解偏振玻璃的功能，我们有必要再来了解一下偏振膜的发展过程和它的分类方法：

3．1偏光膜的起源

偏光膜是由美国拍立得公(Polaroid)iilJ始人兰特(Edwin H．Land)于1938年所发明。六十年后的今天，虽然

偏光膜在生产技巧和设备上有了许多的改进，但在制程的基本原理和使用的材料上仍和六十年前完全一样。因

此，在说明偏光膜的制作过程的原理之前，先简单的叙述一下兰特当时是在什么情况下褥到灵感，相信这有助

于全面了解偏光膜的制作过程。

兰特于1926年在哈佛大学念书时看了一篇由英国的一位医生Dr．Herapath在1852年发表的论文，内容提到

Dr．Herapach的一位学生Mr．Phelps曾不小心把碘掉入the solution disulfate of quinine，他发现立即就有许多小的

绿色晶体产生，Dr．Herapath于是将这些晶体放在显微镜下观察，发现当两片晶体相重叠时，其光的透过度会

随晶体相交的角度而改变，当它们是相互垂直时，光则被完全吸收；相互平行时，光可完全透过。

这些碘化合物的晶体非常小，所以在实际应用上有了很大的限制，Dr．Hempath花了将近十年的时间来研究

如何才能做出较大的偏光晶体，可是他并没有成功。因此，兰特认为这条路可能是不可行的，于是他采用了以

下的方式：

t

●兰特把大颗粒晶体研磨(ball mln)成微小晶体，并使这些小晶体悬浮在液体中。

●将一塑料片放A上述的悬浮液中，然后再放入磁场或电场中定向。

●将此塑料片从悬浮液中取出，偏光晶体就会附盖在塑料片的表面上。

●将此塑料片留在磁场或电场中，干燥后就成为偏光膜。

兰特的方法是将许多小的偏光晶体，有规则的排列好，这就相当于一个大的偏光晶体。他应用上述的方法，

在1928年成功的做出了最早问世的偏光膜J片。这种方法的缺点是费对、成本高和模糊不透明。但兰特已经

发现了制造偏光膜的几个重要因素：(1)碘(2)高分子(3)定向(Orientation)。经过不断的研究改进，兰特终于在1938年发明了到现在还在沿用的制造方法，其制法如下：首先把一张柔软富化学活性的透明塑料板(通常用PVA

浸渍在12／KI的水溶液中，几秒之内许多碘离子扩散渗入内层的PVA，微热后用人工或机械拉伸，直到数倍长

度，PVA板变长同时也变得又窄又薄，PVA分子本来是任意角度无规则性分布的，受力拉伸后就逐渐一致地偏

转于作用力的方向，附着在PVA上的碘离子也跟随着有方向性，形成了碘离子的长链。因为碘离子有很好的

起偏性，它可以吸收平行于其排列方向的光束电场分量，只让垂直方向的光束电场分量通过，利用这样的原理

就可制造偏光膜。时下最通用的偏光膜是兰特在1938年所发明的H片，一直沿用至今。

3．2偏光膜的种类及发展：

偏光膜的应用范围很广，不但能使用在LCD做为偏光材料，亦可用于太阳眼镜、防眩护目镜、摄影器材

之滤光镜、汽车头灯防眩处理及光量调整器，其它尚有偏光显微镜与特殊医疗用眼镜。为了满足轻量化及使用

容易的要求，偏光膜的选择以高分子二色性型为主，这类起偏材料的种类有四：

3．2．1金属偏光膜

将金、银、铁等金属盐吸附在高分子薄膜上，再加以还原，使棒状金属有起偏的能力，现在已不使用这种方法

生产。

3．2．2碘系偏光膜

PVA与碘分子所组成，为现今生产偏光膜最主要的方法。

3．2．3染料系偏光膜

将具有二色性的有机染料吸着在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。

3．2．4聚乙烯偏光膜

用酸为触媒，将PVA脱水，使PVA分子中含一定量乙烯结构，再加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。

通过以上的介绍，我们可知，一直以来偏光膜均是将具有二色性的有机染料涂覆在聚乙稀醇上进行拉伸定

向而成。在玻璃工业飞速发展的今天，我们能否借助在线沉积镀膜技术生产出玻璃偏振产品，这有待于玻璃行

业的科技工作者的进一步研究，相信在不久的将来，必将有更多更好的技术面世，为推动我国的汽车工业和玻

璃工业的发展做出贡献。

参考文献

1．张三慧编《大学物理学》第2版，清华大学出版社

2．黄士萍编《玻璃与玻璃制品生产加工技术及质量检验标准规范实务全书》2003年版，三秦出版社

3．鲁云编《先进复合材料》，机械工业出版社

光偏震是由于光波是横波

光偏震是由于光波是各个方向上都有取向横波,而偏正片的作用就是一个过滤器，只让向某一特定方向振动的光波通过，而滤去其他的杂波。滤出来的振动取向都单一的光就叫偏振光。

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