1 Polarizacija svjetlosti
Svetlost ima tri osnovna svojstva, a to su talasna dužina, intenzitet i polarizacija. Talasnu dužinu svjetlosti je lako razumjeti, uzimajući za primjer uobičajenu vidljivu svjetlost, raspon talasnih dužina je 380~780nm. Intenzitet svjetlosti je također lako razumjeti, a da li je snop svjetlosti jak ili slab može se okarakterisati veličinom snage. Nasuprot tome, polarizaciona karakteristika svjetlosti je opis smjera vibracije vektora električnog polja svjetlosti, koji se ne može vidjeti i dodirnuti, tako da obično nije lako razumjeti, međutim, u stvarnosti, polarizacijska karakteristika svjetlosti je također vrlo važan, i ima širok spektar primjena u životu, kao što je zaslon s tekućim kristalima koji vidimo svaki dan, tehnologija polarizacije se koristi za postizanje prikaza u boji i podešavanje kontrasta. Kada gledate 3D filmove u bioskopu, 3D naočare se takođe primenjuju na polarizaciju svetlosti. Za one koji se bave optičkim radom, potpuno razumijevanje polarizacije i njene primjene u praktičnim optičkim sistemima će biti od velike pomoći u promoviranju uspjeha proizvoda i projekata. Stoga ćemo od početka ovog članka koristiti jednostavan opis za uvođenje polarizacije svjetlosti, kako bi svi imali dublje razumijevanje polarizacije i bolje korištenje u radu.
2 Osnovno znanje o polarizaciji
Budući da je uključeno mnogo koncepata, podijelit ćemo ih u nekoliko sažetaka kako bismo ih predstavili korak po korak.
2.1 Koncept polarizacije
Znamo da je svjetlost vrsta elektromagnetnog vala, kao što je prikazano na sljedećoj slici, elektromagnetski val se sastoji od električnog polja E i magnetnog polja B, koji su okomiti jedno na drugo. Dva vala osciliraju u svojim smjerovima i šire se horizontalno duž pravca širenja Z.
Budući da su električno polje i magnetsko polje okomiti jedno na drugo, faza je ista, a smjer širenja isti, pa se polarizacija svjetlosti opisuje analizom vibracije električnog polja u praksi.
Kao što je prikazano na donjoj slici, vektor električnog polja E može se razložiti na Ex vektor i Ey vektor, a takozvana polarizacija je distribucija pravca oscilovanja komponenti električnog polja Ex i Ey u vremenu i prostoru.
2.2 Nekoliko osnovnih polarizacijskih stanja
A. Eliptična polarizacija
Eliptična polarizacija je najosnovnije polarizaciono stanje, u kojem dvije komponente električnog polja imaju konstantnu faznu razliku (jedna se širi brže, druga sporije), a fazna razlika nije jednaka cjelobrojnom višekratniku π/2, a amplituda može biti isti ili različiti. Ako pogledate duž smjera širenja, linija konture trajektorije krajnje točke vektora električnog polja će nacrtati elipsu, kao što je prikazano u nastavku:
B, linearna polarizacija
Linearna polarizacija je poseban oblik eliptične polarizacije, kada dvije komponente električnog polja nisu fazna razlika, vektor električnog polja oscilira u istoj ravni, ako se gleda duž smjera širenja, kontura trajektorije krajnje točke vektora električnog polja je prava linija . Ako dvije komponente imaju istu amplitudu, ovo je linearna polarizacija od 45 stupnjeva prikazana na donjoj slici.
C, kružna polarizacija
Kružna polarizacija je također poseban oblik eliptične polarizacije, kada dvije komponente električnog polja imaju faznu razliku od 90 stepeni i istu amplitudu, duž smjera širenja, krajnja trajektorija vektora električnog polja je kružnica, kao što je prikazano na sljedeća slika:
2.3 Klasifikacija polarizacije izvora svjetlosti
Svjetlost koja se emituje direktno iz običnog izvora svjetlosti je nepravilan skup bezbroj polarizirane svjetlosti, tako da se ne može pronaći u kojem smjeru je intenzitet svjetlosti pristrasan kada se direktno posmatra. Ovakav intenzitet svjetlosnog vala koji vibrira u svim smjerovima naziva se prirodno svjetlo, ima nasumične promjene stanja polarizacije i fazne razlike, uključujući sve moguće smjerove vibracija okomitih na smjer širenja svjetlosnog vala, ne pokazuje polarizaciju, pripada nepolarizovano svetlo. Uobičajeno prirodno svjetlo uključuje sunčevu svjetlost, svjetlo iz kućnih sijalica itd.
Potpuno polarizovano svetlo ima stabilan smer oscilovanja elektromagnetnog talasa, a dve komponente električnog polja imaju konstantnu faznu razliku, što uključuje gore pomenutu linearnu polarizovanu svetlost, eliptično polarizovanu svetlost i kružno polarizovanu svetlost.
Djelomično polarizirano svjetlo ima dvije komponente prirodnog svjetla i polariziranog svjetla, kao što je laserski snop koji često koristimo, koji nije ni potpuno polarizirano svjetlo ni nepolarizirano svjetlo, tada pripada djelomično polariziranom svjetlu. Da bi se kvantificirao udio polarizirane svjetlosti u ukupnom intenzitetu svjetlosti, uvodi se koncept stepena polarizacije (DOP), koji predstavlja omjer intenziteta polarizirane svjetlosti i ukupnog intenziteta svjetlosti, u rasponu od 0 do 1,0 za nepolarizirano svjetlo, 1 za potpuno polarizirano svjetlo. Osim toga, linearna polarizacija (DOLP) je omjer linearno polariziranog intenziteta svjetlosti i ukupnog intenziteta svjetlosti, dok je kružna polarizacija (DOCP) omjer kružno polariziranog intenziteta svjetlosti i ukupnog intenziteta svjetlosti. U životu, uobičajena LED svjetla emituju djelomično polarizirano svjetlo.
2.4 Konverzija između polarizacionih stanja
Mnogi optički elementi utiču na polarizaciju snopa, što se ponekad očekuje od strane korisnika, a ponekad se ne očekuje. Na primjer, ako se snop svjetlosti reflektira, njegova polarizacija će se obično promijeniti, u slučaju prirodne svjetlosti, koja se reflektira kroz površinu vode, ona će postati djelomično polarizirana svjetlost.
Sve dok se snop ne reflektuje ili ne prolazi kroz bilo koji polarizacioni medij, njegovo polarizaciono stanje ostaje stabilno. Ako želite kvantitativno promijeniti stanje polarizacije zraka, možete koristiti polarizacijski optički element da to učinite. Na primjer, četvrtvalna ploča je uobičajen polarizacijski element, koji je napravljen od dvolomnog kristalnog materijala, podijeljen na brze i spore ose, i može odgoditi fazu π/2 (90°) paralelnog vektora električnog polja na sporu os, dok vektor električnog polja paralelan sa brzom osom nema kašnjenja, tako da kada linearno polarizovana svetlost padne na četvrttalasnu ploču pod uglom polarizacije od 45 stepeni, snop svetlosti kroz talasnu ploču postaje kružno polarizovano svetlo, kao što je prikazano na dijagramu ispod. Prvo, prirodna svjetlost se mijenja u linearno polariziranu svjetlost pomoću linearnog polarizatora, a zatim linearno polarizirana svjetlost prolazi kroz 1/4 valne dužine i postaje kružno polarizirana svjetlost, a intenzitet svjetlosti je nepromijenjen.
Slično, kada snop putuje u suprotnom smjeru i kružno polarizirana svjetlost udari u 1/4 ploču pod uglom polarizacije od 45 stepeni, prolazni snop postaje linearno polarizirana svjetlost.
Linearno polarizirano svjetlo može se promijeniti u nepolarizirano svjetlo pomoću integrirajuće sfere spomenute u prethodnom članku. Nakon što linearno polarizirana svjetlost uđe u integrirajuću sferu, reflektira se nekoliko puta u sferi, a vibracija električnog polja se poremeti, tako da izlazni kraj integrirajuće sfere može dobiti nepolariziranu svjetlost.
2,5 P svjetlo, S svjetlo i Brewsterov ugao
I P-svjetlo i S-svjetlo su linearno polarizirane, polarizirane u okomitim smjerovima jedna na drugu i korisne su kada se razmatra refleksija i prelamanje zraka. Kao što je prikazano na donjoj slici, snop svjetlosti sija na upadnu ravan, formirajući refleksiju i prelamanje, a ravan koju formiraju upadni snop i normala je definirana kao upadna ravan. P svjetlost (prvo slovo od Parallel, što znači paralelno) je svjetlost čiji je smjer polarizacije paralelan upadnoj ravni, a S svjetlost (prvo slovo Senkrechta, što znači okomito) je svjetlost čiji je smjer polarizacije okomit na ravan upada.
U normalnim okolnostima, kada se prirodna svjetlost reflektira i lomi na dielektričnoj sučelji, reflektirana svjetlost i lomljena svjetlost su djelomično polarizirana svjetlost, samo kada je upadni kut određeni kut, stanje polarizacije reflektirane svjetlosti je potpuno okomito na upadnu svjetlost. polarizacija u ravni S, stanje polarizacije prelomljene svjetlosti je gotovo paralelno s polarizacijom upadne ravnine P, u ovom trenutku specifični upadni kut naziva se Brewsterov ugao. Kada svjetlost pada pod Brewsterovim uglom, reflektirana svjetlost i prelomljena svjetlost su okomite jedna na drugu. Koristeći ovo svojstvo, može se proizvesti linearno polarizirano svjetlo.
3 Zaključak
U ovom radu uvodimo osnovna znanja o optičkoj polarizaciji, svetlost je elektromagnetski talas, sa talasnim efektom, polarizacija je vibracija vektora električnog polja u svetlosnom talasu. Uveli smo tri osnovna polarizaciona stanja, eliptičku polarizaciju, linearnu polarizaciju i kružnu polarizaciju, koja se često koriste u svakodnevnom radu. Prema različitom stepenu polarizacije, izvor svetlosti se može podeliti na nepolarizovanu svetlost, delimično polarizovanu svetlost i potpuno polarizovanu svetlost, što je potrebno u praksi razlikovati i diskriminisati. Kao odgovor na nekoliko gore navedenih.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Dodaj: zgrada 1, br. 1558, obavještajni put, qingbaijiang, chengdu, sichuan, kina
Vrijeme objave: 27.05.2024
