1 Polarizace světla
Světlo má tři základní vlastnosti, a to vlnovou délku, intenzitu a polarizaci. Vlnová délka světla je snadno pochopitelná, vezmeme-li jako příklad běžné viditelné světlo, rozsah vlnových délek je 380 ~ 780 nm. Intenzita světla je také snadno pochopitelná a zda je paprsek světla silný nebo slabý, lze charakterizovat velikostí výkonu. Naproti tomu polarizační charakteristika světla je popis směru vibrací vektoru elektrického pole světla, které nelze vidět a nahmatat, takže obvykle není snadné pochopit, ve skutečnosti však polarizační charakteristika světla je také velmi důležitá a má v životě širokou škálu aplikací, jako je displej z tekutých krystalů, který vidíme každý den, polarizační technologie se používá k dosažení barevného zobrazení a nastavení kontrastu. Při sledování 3D filmů v kině jsou 3D brýle aplikovány i na polarizaci světla. Pro ty, kteří se zabývají optickou prací, bude úplné pochopení polarizace a její aplikace v praktických optických systémech velmi užitečné při podpoře úspěchu produktů a projektů. Proto od začátku tohoto článku jednoduchým popisem představíme polarizaci světla, aby každý polarizaci hluboce porozuměl a lépe ji využil v práci.
2 Základní znalosti polarizace
Protože se jedná o mnoho pojmů, rozdělíme je do několika shrnutí, abychom je představili krok za krokem.
2.1 Pojem polarizace
Víme, že světlo je druh elektromagnetického vlnění, jak ukazuje následující obrázek, elektromagnetické vlnění se skládá z elektrického pole E a magnetického pole B, které jsou na sebe kolmé. Tyto dvě vlny oscilují ve svých příslušných směrech a šíří se horizontálně podél směru šíření Z.
Protože elektrické pole a magnetické pole jsou na sebe kolmé, fáze je stejná a směr šíření je stejný, proto je polarizace světla popsána analýzou vibrací elektrického pole v praxi.
Jak je znázorněno na obrázku níže, vektor elektrického pole E lze rozložit na vektor Ex a vektor Ey a tzv. polarizace je rozložení směru kmitání složek elektrického pole Ex a Ey v čase a prostoru.
2.2 Několik základních polarizačních stavů
A. Eliptická polarizace
Eliptická polarizace je nejzákladnější polarizační stav, ve kterém mají dvě složky elektrického pole konstantní fázový rozdíl (jedna se šíří rychleji, druhá se šíří pomaleji) a fázový rozdíl není roven celočíselnému násobku π/2 a amplituda může být stejný nebo odlišný. Pokud se podíváte ve směru šíření, obrysová čára trajektorie koncového bodu vektoru elektrického pole vykreslí elipsu, jak je znázorněno níže:
B, lineární polarizace
Lineární polarizace je speciální forma eliptické polarizace, kdy dvě složky elektrického pole nejsou fázový rozdíl, vektor elektrického pole kmitá ve stejné rovině, při pohledu ve směru šíření je obrys trajektorie vektoru elektrického pole přímka . Pokud mají dvě složky stejnou amplitudu, jedná se o 45stupňovou lineární polarizaci zobrazenou na obrázku níže.
C, kruhová polarizace
Kruhová polarizace je také speciální forma eliptické polarizace, kdy dvě složky elektrického pole mají fázový rozdíl 90 stupňů a stejnou amplitudu, podél směru šíření, trajektorie koncového bodu vektoru elektrického pole je kruh, jak je znázorněno na obrázku. následující obrázek:
2.3 Klasifikace polarizace světelného zdroje
Světlo vyzařované přímo z běžného světelného zdroje je nepravidelná sada nesčetných polarizovaných světel, takže nelze zjistit, kterým směrem je intenzita světla zkreslena, když je přímo pozorován. Tento druh intenzity světelné vlny, která vibruje všemi směry, se nazývá přirozené světlo, má náhodnou změnu stavu polarizace a fázový rozdíl, včetně všech možných směrů vibrací kolmých na směr šíření světelných vln, nevykazuje polarizaci, patří mezi nepolarizované světlo. Mezi běžné přirozené světlo patří sluneční světlo, světlo z domácích žárovek a tak dále.
Plně polarizované světlo má stabilní směr oscilace elektromagnetických vln a dvě složky elektrického pole mají konstantní fázový rozdíl, který zahrnuje výše uvedené lineárně polarizované světlo, elipticky polarizované světlo a kruhově polarizované světlo.
Částečně polarizované světlo má dvě složky přirozeného světla a polarizovaného světla, jako je laserový paprsek, který často používáme, což není ani plně polarizované světlo, ani světlo nepolarizované, pak patří mezi částečně polarizované světlo. Aby bylo možné kvantifikovat podíl polarizovaného světla na celkové intenzitě světla, je zaveden koncept stupně polarizace (DOP), což je poměr intenzity polarizovaného světla k celkové intenzitě světla, v rozmezí od 0 do 1,0 pro nepolarizované světlo. světlo, 1 pro plně polarizované světlo. Lineární polarizace (DOLP) je navíc poměr lineárně polarizované intenzity světla k celkové intenzitě světla, zatímco kruhová polarizace (DOCP) je poměr kruhově polarizované intenzity světla k celkové intenzitě světla. V životě běžná LED světla vyzařují částečně polarizované světlo.
2.4 Převod mezi polarizačními stavy
Mnoho optických prvků má vliv na polarizaci paprsku, což uživatel někdy očekává a někdy neočekává. Pokud se například odrazí paprsek světla, obvykle se změní jeho polarizace, v případě přirozeného světla odraženého přes vodní hladinu se z něj stane částečně polarizované světlo.
Dokud se paprsek neodráží nebo neprochází žádným polarizačním prostředím, zůstává jeho polarizační stav stabilní. Pokud chcete kvantitativně změnit stav polarizace paprsku, můžete k tomu použít polarizační optický prvek. Například čtvrtvlnná deska je běžný polarizační prvek, který je vyroben z dvojlomného krystalového materiálu, rozděleného na směry rychlé osy a pomalé osy a může zpozdit fázi π/2 (90°) vektoru elektrického pole rovnoběžně. k pomalé ose, zatímco vektor elektrického pole rovnoběžný s rychlou osou nemá žádné zpoždění, takže když lineárně polarizované světlo dopadá na čtvrtvlnnou desku pod úhlem polarizace 45 stupňů, paprsek světla přes vlnovou desku se stává kruhově polarizované světlo, jak je znázorněno na obrázku níže. Nejprve se přirozené světlo změní na lineárně polarizované světlo pomocí lineárního polarizátoru a poté lineárně polarizované světlo projde 1/4 vlnové délky a stane se kruhově polarizovaným světlem, přičemž intenzita světla se nezmění.
Podobně, když se paprsek pohybuje v opačném směru a kruhově polarizované světlo dopadá na 1/4 desku pod úhlem polarizace 45 stupňů, procházející paprsek se stává lineárně polarizovaným světlem.
Lineárně polarizované světlo lze změnit na nepolarizované světlo pomocí integrační koule zmíněné v předchozím článku. Poté, co lineárně polarizované světlo vstoupí do integrační koule, je několikrát odraženo v kouli a vibrace elektrického pole je narušena, takže výstupní konec integrační koule může dostat nepolarizované světlo.
2,5 P světlo, S světlo a Brewsterův úhel
P-light i S-light jsou lineárně polarizované, polarizované ve vzájemně kolmých směrech a jsou užitečné při zvažování odrazu a lomu paprsku. Jak je znázorněno na obrázku níže, paprsek světla svítí na dopadající rovinu, vytváří odraz a lom, a rovina tvořená dopadajícím paprskem a normálou je definována jako rovina dopadu. P light (první písmeno Parallel, což znamená paralelní) je světlo, jehož směr polarizace je rovnoběžný s rovinou dopadu, a S light (první písmeno Senkrechta, což znamená vertikální) je světlo, jehož směr polarizace je kolmý k rovině dopadu.
Za normálních okolností, kdy se přirozené světlo odráží a láme na dielektrickém rozhraní, je odražené světlo a lomené světlo částečně polarizované světlo, pouze když je úhel dopadu specifickým úhlem, je stav polarizace odraženého světla zcela kolmý k dopadajícímu polarizace roviny S, stav polarizace lomeného světla je téměř rovnoběžný s polarizací dopadající roviny P, v tomto okamžiku se specifický úhel dopadu nazývá Brewsterův úhel. Když světlo dopadá na Brewsterův úhel, odražené světlo a lomené světlo jsou na sebe kolmé. Pomocí této vlastnosti lze produkovat lineárně polarizované světlo.
3 Závěr
V tomto článku uvádíme základní poznatky o optické polarizaci, světlo je elektromagnetické vlnění, s vlnovým efektem, polarizace je chvění vektoru elektrického pole ve světelné vlně. Zavedli jsme tři základní polarizační stavy, eliptickou polarizaci, lineární polarizaci a kruhovou polarizaci, které se často používají v každodenní práci. Podle různého stupně polarizace lze světelný zdroj rozdělit na nepolarizované světlo, částečně polarizované světlo a plně polarizované světlo, které je potřeba v praxi rozlišit a rozlišit. V reakci na výše uvedené několik.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Přidat:Building 1, No.1558, Intelligence Road, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, China
Čas odeslání: 27. května 2024
