1 Polarització de la llum
La llum té tres propietats bàsiques, és a dir, la longitud d'ona, la intensitat i la polarització. La longitud d'ona de la llum és fàcil d'entendre, prenent com a exemple la llum visible comuna, el rang de longitud d'ona és de 380 ~ 780 nm. La intensitat de la llum també és fàcil d'entendre, i si un feix de llum és fort o feble es pot caracteritzar per la mida de la potència. En canvi, la característica de polarització de la llum és la descripció de la direcció de vibració del vector de camp elèctric de la llum, que no es pot veure ni tocar, de manera que normalment no és fàcil d'entendre, però, en realitat, la característica de polarització de la llum també és molt important, i té una àmplia gamma d'aplicacions a la vida, com ara la pantalla de cristall líquid que veiem cada dia, la tecnologia de polarització s'utilitza per aconseguir la pantalla de color i l'ajust del contrast. Quan es veuen pel·lícules en 3D al cinema, les ulleres 3D també s'apliquen a la polarització de la llum. Per a aquells que es dediquen al treball òptic, una comprensió completa de la polarització i la seva aplicació en sistemes òptics pràctics serà molt útil per promoure l'èxit dels productes i projectes. Per tant, des del principi d'aquest article, utilitzarem una descripció senzilla per introduir la polarització de la llum, de manera que tothom tingui una comprensió profunda de la polarització i un millor ús en el treball.
2 Coneixements bàsics de polarització
Com que hi ha molts conceptes implicats, els dividirem en diversos resums per introduir-los pas a pas.
2.1 Concepte de polarització
Sabem que la llum és una mena d'ona electromagnètica, com es mostra a la figura següent, l'ona electromagnètica està formada pel camp elèctric E i el camp magnètic B, que són perpendiculars entre si. Les dues ones oscil·len en les seves respectives direccions i es propaguen horitzontalment al llarg de la direcció de propagació Z.
Com que el camp elèctric i el camp magnètic són perpendiculars entre si, la fase és la mateixa i la direcció de propagació és la mateixa, de manera que la polarització de la llum es descriu analitzant la vibració del camp elèctric a la pràctica.
Com es mostra a la figura següent, el vector de camp elèctric E es pot descompondre en vector Ex i vector Ey, i l'anomenada polarització és la distribució de la direcció d'oscil·lació dels components del camp elèctric Ex i Ey al llarg del temps i l'espai.
2.2 Diversos estats bàsics de polarització
A. Polarització el·líptica
La polarització el·líptica és l'estat de polarització més bàsic, en el qual dos components del camp elèctric tenen una diferència de fase constant (un que es propaga més ràpid, un altre més lent), i la diferència de fase no és igual a un múltiple enter de π/2 i l'amplitud pot sigui igual o diferent. Si observeu la direcció de propagació, la línia de contorn de la trajectòria del punt final del vector de camp elèctric dibuixarà una el·lipse, tal com es mostra a continuació:
B, polarització lineal
La polarització lineal és una forma especial de polarització el·líptica, quan els dos components del camp elèctric no són diferència de fase, el vector del camp elèctric oscil·la en el mateix pla, si es veu al llarg de la direcció de propagació, el contorn de la trajectòria del punt final del vector del camp elèctric és una línia recta. . Si els dos components tenen la mateixa amplitud, aquesta és la polarització lineal de 45 graus que es mostra a la figura següent.
C, polarització circular
La polarització circular també és una forma especial de polarització el·líptica, quan els dos components del camp elèctric tenen una diferència de fase de 90 graus i la mateixa amplitud, al llarg de la direcció de propagació, la trajectòria del punt final del vector del camp elèctric és un cercle, tal com es mostra a la figura següent:
2.3 Classificació de la polarització de la font de llum
La llum emesa directament des de la font de llum ordinària és un conjunt irregular d'innombrables llums polaritzades, de manera que no es pot trobar en quina direcció es veu esbiaixada la intensitat de la llum quan s'observa directament. Aquest tipus d'intensitat d'ona de llum que vibra en totes direccions s'anomena llum natural, té un canvi aleatori d'estat de polarització i diferència de fase, incloses totes les direccions de vibració possibles perpendiculars a la direcció de propagació de l'ona de llum, no mostra polarització, pertany a la llum no polaritzada. La llum natural comuna inclou la llum solar, la llum de les bombetes domèstiques, etc.
La llum totalment polaritzada té una direcció d'oscil·lació d'ona electromagnètica estable i els dos components del camp elèctric tenen una diferència de fase constant, que inclou la llum polaritzada lineal esmentada anteriorment, la llum polaritzada el·lípticament i la llum polaritzada circular.
La llum parcialment polaritzada té dos components de llum natural i llum polaritzada, com ara el feix làser que fem servir sovint, que no és ni llum totalment polaritzada ni llum no polaritzada, aleshores pertany a la llum parcialment polaritzada. Per quantificar la proporció de llum polaritzada en la intensitat total de la llum, s'introdueix el concepte de Grau de Polarització (DOP), que és la relació entre la intensitat de la llum polaritzada i la intensitat total de la llum, que va de 0 a 1,0 per a no polaritzats. llum, 1 per a llum totalment polaritzada. A més, la polarització lineal (DOLP) és la relació entre la intensitat de la llum polaritzada linealment i la intensitat de la llum total, mentre que la polarització circular (DOCP) és la relació entre la intensitat de la llum polaritzada circularment i la intensitat de la llum total. A la vida, els llums LED comuns emeten llum parcialment polaritzada.
2.4 Conversió entre estats de polarització
Molts elements òptics tenen un efecte sobre la polarització del feix, que de vegades és esperat per l'usuari i de vegades no s'espera. Per exemple, si es reflecteix un feix de llum, la seva polarització generalment canviarà, en el cas de la llum natural, reflectida a través de la superfície de l'aigua, es convertirà en llum parcialment polaritzada.
Mentre el feix no es reflecteixi o travessa cap medi polaritzant, el seu estat de polarització es manté estable. Si voleu canviar quantitativament l'estat de polarització del feix, podeu utilitzar l'element òptic de polarització per fer-ho. Per exemple, una placa de quart d'ona és un element de polarització comú, que està fet de material de cristall birrefringent, dividit en direccions d'eix ràpid i eix lent, i pot retardar la fase de π/2 (90°) del vector de camp elèctric paral·lel. a l'eix lent, mentre que el vector de camp elèctric paral·lel a l'eix ràpid no té cap retard, de manera que quan la llum polaritzada linealment incideix a la placa de quart d'ona amb un angle de polarització de 45 graus, el feix de llum a través de la placa d'ona es converteix en llum polaritzada circularment, tal com es mostra al diagrama següent. Primer, la llum natural es converteix en llum polaritzada linealment amb el polaritzador lineal, i després la llum polaritzada linealment passa per 1/4 de longitud d'ona i es converteix en llum polaritzada circularment, i la intensitat de la llum no canvia.
De la mateixa manera, quan el feix viatja en la direcció oposada i la llum polaritzada circularment arriba a la placa 1/4 amb un angle de polarització de 45 graus, el feix de pas es converteix en llum polaritzada linealment.
La llum polaritzada linealment es pot canviar en llum no polaritzada utilitzant l'esfera integradora esmentada a l'article anterior. Després que la llum polaritzada linealment entri a l'esfera integradora, es reflecteix diverses vegades a l'esfera i la vibració del camp elèctric s'interromp, de manera que l'extrem de sortida de l'esfera integradora pot obtenir llum no polaritzada.
Llum 2,5 P, llum S i angle de Brewster
Tant la llum P com la llum S estan polaritzades linealment, polaritzades en direccions perpendiculars entre si, i són útils quan es considera la reflexió i la refracció del feix. Com es mostra a la figura següent, un feix de llum brilla sobre el pla incident, formant reflex i refracció, i el pla format pel feix incident i la normal es defineix com el pla incident. La llum P (primera lletra de Paral·lel, que significa paral·lel) és la llum la direcció de polarització de la qual és paral·lela al pla d'incidència, i la llum S (primera lletra de Senkrecht, que significa vertical) és la llum la direcció de polarització de la qual és perpendicular al pla d'incidència.
En circumstàncies normals, quan la llum natural es reflecteix i es refracta a la interfície dielèctrica, la llum reflectida i la llum refractada són llum parcialment polaritzada, només quan l'angle d'incidència és un angle específic, l'estat de polarització de la llum reflectida és completament perpendicular a l'incident. polarització del pla S, l'estat de polarització de la llum refractada és gairebé paral·lel a la polarització del pla incident P, en aquest moment l'angle d'incidència específic s'anomena angle de Brewster. Quan la llum incideix a l'angle de Brewster, la llum reflectida i la llum refractada són perpendiculars entre si. Utilitzant aquesta propietat, es pot produir llum polaritzada linealment.
3 Conclusió
En aquest article, introduïm els coneixements bàsics de la polarització òptica, la llum és una ona electromagnètica, amb efecte d'ona, la polarització és la vibració del vector del camp elèctric a l'ona de llum. Hem introduït tres estats bàsics de polarització, la polarització el·líptica, la polarització lineal i la polarització circular, que s'utilitzen sovint en el treball diari. Segons el diferent grau de polarització, la font de llum es pot dividir en llum no polaritzada, llum parcialment polaritzada i llum totalment polaritzada, que cal distingir i discriminar a la pràctica. En resposta a les diverses anteriors.
Contacte:
Email:info@pliroptics.com ;
Telèfon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Afegiu:Edifici 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Xina
Hora de publicació: 27-maig-2024
