1 Polarisering af lys
Lys har tre grundlæggende egenskaber, nemlig bølgelængde, intensitet og polarisering. Lysets bølgelængde er let at forstå, idet man tager det almindelige synlige lys som et eksempel, er bølgelængdeområdet 380 ~ 780nm. Lysets intensitet er også let at forstå, og om en lysstråle er stærk eller svag kan karakteriseres ved styrkens størrelse. I modsætning hertil er lysets polariseringskarakteristik beskrivelsen af vibrationsretningen af lysets elektriske feltvektor, som ikke kan ses og røres, så det er normalt ikke let at forstå, men i virkeligheden er lysets polariseringskarakteristika. er også meget vigtig og har en bred vifte af anvendelser i livet, såsom det flydende krystaldisplay, vi ser hver dag, polarisationsteknologien bruges til at opnå farvedisplay og kontrastjustering. Når du ser 3D-film i biografen, anvendes 3D-brillerne også til polarisering af lys. For dem, der beskæftiger sig med optisk arbejde, vil en fuld forståelse af polarisering og dens anvendelse i praktiske optiske systemer være meget nyttig til at fremme succesen af produkter og projekter. Derfor vil vi fra begyndelsen af denne artikel bruge en simpel beskrivelse til at introducere polarisering af lys, så alle har en dyb forståelse af polarisering, og bedre brug i arbejdet.
2 Grundlæggende viden om polarisering
Fordi der er mange begreber involveret, vil vi opdele dem i flere resuméer for at introducere dem trin for trin.
2.1 Begrebet polarisering
Vi ved, at lys er en slags elektromagnetisk bølge, som vist på følgende figur, består elektromagnetisk bølge af elektrisk felt E og magnetfelt B, som står vinkelret på hinanden. De to bølger svinger i deres respektive retninger og udbreder sig vandret langs udbredelsesretningen Z.
Fordi det elektriske felt og det magnetiske felt er vinkelret på hinanden, er fasen den samme, og udbredelsesretningen er den samme, så lysets polarisering beskrives ved at analysere vibrationen af det elektriske felt i praksis.
Som vist på figuren nedenfor kan den elektriske feltvektor E dekomponeres i Ex vektor og Ey vektor, og den såkaldte polarisering er fordelingen af svingningsretningen af de elektriske feltkomponenter Ex og Ey over tid og rum.
2.2 Flere grundlæggende polarisationstilstande
A. Elliptisk polarisering
Elliptisk polarisation er den mest basale polarisationstilstand, hvor to elektriske feltkomponenter har en konstant faseforskel (en udbreder sig hurtigere, en udbreder sig langsommere), og faseforskellen er ikke lig med et heltal af π/2, og amplituden kan være ens eller anderledes. Hvis du ser langs udbredelsesretningen, vil konturlinjen af endepunktsbanen for den elektriske feltvektoren tegne en ellipse, som vist nedenfor:
B, lineær polarisering
Lineær polarisering er en speciel form for elliptisk polarisering, når de to elektriske feltkomponenter ikke er faseforskelle, svinger den elektriske feltvektor i samme plan, hvis den ses langs udbredelsesretningen, er det elektriske feltvektor-endepunkts banekontur en lige linje . Hvis de to komponenter har samme amplitude, er dette den 45 graders lineære polarisering vist i figuren nedenfor.
C, cirkulær polarisering
Cirkulær polarisering er også en speciel form for elliptisk polarisering, når de to elektriske feltkomponenter har en 90 graders faseforskel og samme amplitude, langs udbredelsesretningen, er endepunktsbanen for den elektriske feltvektoren en cirkel, som vist i følgende figur:
2.3 Polarisationsklassificering af lyskilde
Lyset, der udsendes direkte fra den almindelige lyskilde, er et uregelmæssigt sæt af utallige polariseret lys, så det kan ikke findes i hvilken retning lysintensiteten er forspændt, når den observeres direkte. Denne form for lysbølgeintensitet, der vibrerer i alle retninger, kaldes naturligt lys, den har en tilfældig ændring af polarisationstilstand og faseforskel, inklusive alle mulige vibrationsretninger vinkelret på lysbølgens udbredelsesretning, viser ikke polarisering, hører til ikke-polariseret lys. Almindelig naturligt lys omfatter sollys, lys fra husholdningspærer og så videre.
Fuldt polariseret lys har en stabil elektromagnetisk bølgeoscillationsretning, og de to komponenter i det elektriske felt har en konstant faseforskel, som inkluderer det ovennævnte lineære polariserede lys, elliptisk polariseret lys og cirkulært polariseret lys.
Delvis polariseret lys har to komponenter af naturligt lys og polariseret lys, såsom den laserstråle vi ofte bruger, som hverken er fuldt polariseret lys eller ikke-polariseret lys, så hører det til delvist polariseret lys. For at kvantificere andelen af polariseret lys i den totale lysintensitet, introduceres konceptet Degree of Polarization (DOP), som er forholdet mellem polariseret lysintensitet og den totale lysintensitet, der spænder fra 0 til 1,0 for upolariseret lys, 1 for fuldt polariseret lys. Derudover er lineær polarisation (DOLP) forholdet mellem lineært polariseret lysintensitet og total lysintensitet, mens cirkulær polarisation (DOCP) er forholdet mellem cirkulært polariseret lysintensitet og total lysintensitet. I livet udsender almindelige LED-lys delvist polariseret lys.
2.4 Konvertering mellem polarisationstilstande
Mange optiske elementer har en effekt på polariseringen af strålen, som nogle gange forventes af brugeren og nogle gange ikke forventes. For eksempel, hvis en lysstråle reflekteres, vil dens polarisering normalt ændre sig, i tilfælde af naturligt lys, reflekteret gennem vandoverfladen, vil det blive delvist polariseret lys.
Så længe strålen ikke reflekteres eller passerer gennem noget polariserende medium, forbliver dens polarisationstilstand stabil. Hvis du ønsker at ændre polarisationstilstanden for strålen kvantitativt, kan du bruge det optiske polarisationselement til at gøre det. For eksempel er en kvartbølgeplade et almindeligt polarisationselement, som er lavet af dobbeltbrydende krystalmateriale, opdelt i hurtigakse og langsomme akseretninger og kan forsinke fasen af π/2 (90°) af den elektriske feltvektoren parallelt til den langsomme akse, mens den elektriske feltvektor parallelt med den hurtige akse ikke har nogen forsinkelse, så når lineært polariseret lys falder ind på kvartbølgepladen ved en polariseringsvinkel på 45 grader, bliver lysstrålen gennem bølgepladen cirkulært polariseret lys, som vist i diagrammet nedenfor. Først ændres det naturlige lys til lineært polariseret lys med den lineære polarisator, og derefter passerer det lineært polariserede lys gennem 1/4 bølgelængde og bliver til cirkulært polariseret lys, og lysintensiteten er uændret.
På samme måde, når strålen bevæger sig i den modsatte retning, og det cirkulært polariserede lys rammer 1/4-pladen ved en 45 graders polariseringsvinkel, bliver nærlyset lineært polariseret lys.
Lineært polariseret lys kan ændres til upolariseret lys ved at bruge den integrerende sfære nævnt i den forrige artikel. Efter at det lineært polariserede lys kommer ind i den integrerende sfære, reflekteres det flere gange i sfæren, og vibrationen af det elektriske felt afbrydes, så udgangsenden af den integrerende sfære kan få ikke-polariseret lys.
2,5 P lys, S lys og Brewster Angle
Både P-lys og S-lys er lineært polariseret, polariseret i vinkelrette retninger på hinanden, og de er nyttige, når man overvejer strålens refleksion og brydning. Som vist på nedenstående figur skinner en lysstråle på det indfaldende plan og danner refleksion og brydning, og planet dannet af den indfaldende stråle og normalen er defineret som det indfaldende plan. P lys (første bogstav i Parallel, hvilket betyder parallel) er lys, hvis polarisationsretning er parallel med indfaldsplanet, og S lys (første bogstav i Senkrecht, der betyder lodret) er lys, hvis polarisationsretning er vinkelret på indfaldsplanet.
Under normale omstændigheder, når naturligt lys reflekteres og brydes på den dielektriske grænseflade, er det reflekterede lys og det brudte lys delvist polariseret lys, kun når indfaldsvinklen er en specifik vinkel, er polarisationstilstanden af det reflekterede lys fuldstændig vinkelret på det indfaldende lys plan S-polarisering, polarisationstilstanden af det brudte lys er næsten parallel med indfaldsplanets P-polarisering, på dette tidspunkt kaldes den specifikke indfaldsvinkel Brewster Angle. Når lys indfalder ved Brewster Angle, er det reflekterede lys og det brudte lys vinkelret på hinanden. Ved at bruge denne egenskab kan der produceres lineært polariseret lys.
3 Konklusion
I dette papir introducerer vi den grundlæggende viden om optisk polarisering, lys er en elektromagnetisk bølge, med bølgeeffekt, polarisering er vibrationen af den elektriske feltvektor i lysbølgen. Vi har introduceret tre grundlæggende polariseringstilstande, elliptisk polarisering, lineær polarisering og cirkulær polarisering, som ofte bruges i det daglige arbejde. I henhold til den forskellige grad af polarisering kan lyskilden opdeles i ikke-polariseret lys, delvist polariseret lys og fuldt polariseret lys, som skal skelnes og skelnes i praksis. Som svar på ovenstående flere.
Kontakte:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Tilføj: Bygning 1, nr. 1558, efterretningsvej, qingbaijiang, chengdu, sichuan, Kina
Indlægstid: 27. maj 2024
