1 Поляризация на светлината
Светлината има три основни свойства, а именно дължина на вълната, интензитет и поляризация. Дължината на вълната на светлината е лесна за разбиране, като вземем за пример обикновената видима светлина, обхватът на дължината на вълната е 380~780nm. Интензитетът на светлината също е лесен за разбиране и дали светлинният лъч е силен или слаб може да се характеризира с размера на мощността. За разлика от това поляризационната характеристика на светлината е описанието на посоката на вибрация на вектора на електрическото поле на светлината, която не може да се види и докосне, така че обикновено не е лесно да се разбере, но в действителност поляризационната характеристика на светлината също е много важен и има широк спектър от приложения в живота, като течнокристалния дисплей, който виждаме всеки ден, поляризационната технология се използва за постигане на цветен дисплей и настройка на контраста. При гледане на 3D филми в киното, 3D очилата се прилагат и за поляризацията на светлината. За тези, които се занимават с оптична работа, пълното разбиране на поляризацията и нейното приложение в практически оптични системи ще бъде много полезно за насърчаване на успеха на продукти и проекти. Затова от началото на тази статия ще използваме просто описание, за да представим поляризацията на светлината, така че всеки да има дълбоко разбиране за поляризацията и по-добро използване в работата.
2 Основни познания за поляризацията
Тъй като има много включени концепции, ние ще ги разделим на няколко обобщения, за да ги представим стъпка по стъпка.
2.1 Понятие за поляризация
Знаем, че светлината е вид електромагнитна вълна, както е показано на следващата фигура, електромагнитната вълна се състои от електрическо поле E и магнитно поле B, които са перпендикулярни едно на друго. Двете вълни осцилират в съответните си посоки и се разпространяват хоризонтално по посоката на разпространение Z.
Тъй като електрическото поле и магнитното поле са перпендикулярни едно на друго, фазата е една и съща и посоката на разпространение е една и съща, така че поляризацията на светлината се описва чрез анализиране на вибрациите на електрическото поле на практика.
Както е показано на фигурата по-долу, векторът на електрическото поле E може да се разложи на Ex вектор и Ey вектор, а така наречената поляризация е разпределението на посоката на трептене на компонентите на електрическото поле Ex и Ey във времето и пространството.
2.2 Няколко основни поляризационни състояния
А. Елиптична поляризация
Елиптичната поляризация е най-основното поляризационно състояние, при което два компонента на електрическото поле имат постоянна фазова разлика (единият се разпространява по-бързо, другият се разпространява по-бавно), а фазовата разлика не е равна на цяло число, кратно на π/2, и амплитудата може да бъдат еднакви или различни. Ако погледнете по посоката на разпространение, контурната линия на траекторията на крайната точка на вектора на електрическото поле ще начертае елипса, както е показано по-долу:
B, линейна поляризация
Линейната поляризация е специална форма на елиптична поляризация, когато двата компонента на електрическото поле не са фазова разлика, векторът на електрическото поле осцилира в една и съща равнина, ако се гледа по посока на разпространение, крайният контур на траекторията на вектора на електрическото поле е права линия . Ако двата компонента имат еднаква амплитуда, това е линейната поляризация от 45 градуса, показана на фигурата по-долу.
C, кръгова поляризация
Кръговата поляризация също е специална форма на елиптична поляризация, когато двата компонента на електрическото поле имат фазова разлика от 90 градуса и еднаква амплитуда, по посока на разпространение, крайната траектория на вектора на електрическото поле е кръг, както е показано в следната фигура:
2.3 Класификация на поляризацията на източника на светлина
Светлината, излъчвана директно от обикновения светлинен източник, е неправилен набор от безброй поляризирана светлина, така че не може да се установи в коя посока е отклонен интензитетът на светлината, когато се наблюдава директно. Този вид интензитет на светлинната вълна, която вибрира във всички посоки, се нарича естествена светлина, има произволна промяна на поляризационното състояние и фазовата разлика, включително всички възможни посоки на вибрация, перпендикулярни на посоката на разпространение на светлинната вълна, не показва поляризация, принадлежи към неполяризирана светлина. Обичайната естествена светлина включва слънчева светлина, светлина от битови крушки и т.н.
Напълно поляризираната светлина има стабилна посока на колебание на електромагнитната вълна и двата компонента на електрическото поле имат постоянна фазова разлика, която включва горепосочената линейна поляризирана светлина, елиптично поляризирана светлина и кръгова поляризирана светлина.
Частично поляризираната светлина има два компонента естествена светлина и поляризирана светлина, като лазерния лъч, който често използваме, който не е нито напълно поляризирана светлина, нито неполяризирана светлина, тогава принадлежи към частично поляризирана светлина. За да се определи количествено делът на поляризираната светлина в общия интензитет на светлината, се въвежда концепцията за степен на поляризация (DOP), която е съотношението на интензитета на поляризираната светлина към общия интензитет на светлината, вариращо от 0 до 1,0 за неполяризираната светлина. светлина, 1 за напълно поляризирана светлина. В допълнение, линейната поляризация (DOLP) е съотношението на интензитета на линейно поляризирана светлина към общия интензитет на светлината, докато кръговата поляризация (DOCP) е съотношението на интензитета на кръгово поляризирана светлина към общия интензитет на светлината. В живота обикновените LED светлини излъчват частично поляризирана светлина.
2.4 Преобразуване между поляризационни състояния
Много оптични елементи оказват влияние върху поляризацията на лъча, което понякога се очаква от потребителя, а понякога не се очаква. Например, ако светлинен лъч се отрази, поляризацията му обикновено се променя, в случай на естествена светлина, отразена през водната повърхност, тя ще се превърне в частично поляризирана светлина.
Докато лъчът не се отразява или преминава през някаква поляризираща среда, неговото поляризационно състояние остава стабилно. Ако искате да промените количествено поляризационното състояние на лъча, можете да използвате поляризационния оптичен елемент, за да го направите. Например, една четвърт вълнова плоча е общ поляризационен елемент, който е направен от двупречупващ кристален материал, разделен на посоки на бърза ос и бавна ос, и може да забави фазата на π/2 (90°) на вектора на електрическото поле, паралелен към бавната ос, докато векторът на електрическото поле, успореден на бързата ос, няма забавяне, така че когато линейно поляризирана светлина пада върху четвъртвълновата плоча под поляризационен ъгъл от 45 градуса, лъчът светлина през вълновата плоча става кръгово поляризирана светлина, както е показано на диаграмата по-долу. Първо, естествената светлина се променя в линейно поляризирана светлина с линейния поляризатор, а след това линейно поляризираната светлина преминава през 1/4 дължина на вълната и става кръгово поляризирана светлина, а интензитетът на светлината остава непроменен.
По същия начин, когато лъчът се движи в обратна посока и кръгово поляризираната светлина удари 1/4 плочата под ъгъл на поляризация от 45 градуса, преминаващият лъч става линейно поляризирана светлина.
Линейно поляризираната светлина може да се промени в неполяризирана с помощта на интегриращата сфера, спомената в предишната статия. След като линейно поляризираната светлина навлезе в интегриращата сфера, тя се отразява няколко пъти в сферата и вибрациите на електрическото поле се нарушават, така че изходният край на интегриращата сфера може да получи неполяризирана светлина.
2.5 P светлина, S светлина и ъгъл на Брюстър
Както P-светлината, така и S-светлината са линейно поляризирани, поляризирани в перпендикулярни посоки една на друга, и те са полезни при разглеждане на отражението и пречупването на лъча. Както е показано на фигурата по-долу, лъч светлина свети върху падащата равнина, образувайки отражение и пречупване, а равнината, образувана от падащия лъч и нормалата, се определя като падаща равнина. P светлина (първата буква от Parallel, което означава паралелно) е светлина, чиято посока на поляризация е успоредна на равнината на падане, а S светлина (първата буква от Senkrecht, което означава вертикална) е светлина, чиято посока на поляризация е перпендикулярна на равнината на падане.
При нормални обстоятелства, когато естествената светлина се отразява и пречупва върху диелектричния интерфейс, отразената светлина и пречупената светлина са частично поляризирана светлина, само когато ъгълът на падане е специфичен ъгъл, поляризационното състояние на отразената светлина е напълно перпендикулярно на инцидента равнина S поляризация, поляризационното състояние на пречупената светлина е почти успоредно на падащата равнина P поляризация, в този момент специфичният ъгъл на падане се нарича ъгъл на Брустър. Когато светлината пада под ъгъл на Брюстър, отразената и пречупената светлина са перпендикулярни една на друга. Използвайки това свойство, може да се произведе линейно поляризирана светлина.
3 Заключение
В тази статия представяме основните познания за оптичната поляризация, светлината е електромагнитна вълна с вълнов ефект, поляризацията е вибрацията на вектора на електрическото поле в светлинната вълна. Въведохме три основни състояния на поляризация, елиптична поляризация, линейна поляризация и кръгова поляризация, които често се използват в ежедневната работа. Според различната степен на поляризация светлинният източник може да бъде разделен на неполяризирана светлина, частично поляризирана светлина и напълно поляризирана светлина, които трябва да бъдат разграничени и дискриминирани на практика. В отговор на горните няколко.
Контакт:
Email:info@pliroptics.com ;
Телефон/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Добавяне: Сграда 1, No.1558, разузнавателен път, qingbaijiang, Чънду, Съчуан, Китай
Време на публикуване: 27 май-2024 г
