1 Πόλωση φωτός
Το φως έχει τρεις βασικές ιδιότητες, δηλαδή το μήκος κύματος, την ένταση και την πόλωση. Το μήκος κύματος του φωτός είναι εύκολο να κατανοηθεί, λαμβάνοντας ως παράδειγμα το κοινό ορατό φως, το εύρος μήκους κύματος είναι 380~780nm. Η ένταση του φωτός είναι επίσης εύκολα κατανοητή και αν μια δέσμη φωτός είναι ισχυρή ή ασθενής μπορεί να χαρακτηριστεί από το μέγεθος της ισχύος. Αντίθετα, το χαρακτηριστικό πόλωσης του φωτός είναι η περιγραφή της κατεύθυνσης δόνησης του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου του φωτός, το οποίο δεν μπορεί να φανεί και να αγγιχτεί, επομένως συνήθως δεν είναι εύκολο να γίνει κατανοητό, ωστόσο, στην πραγματικότητα, το χαρακτηριστικό πόλωσης του φωτός είναι επίσης πολύ σημαντικό και έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στη ζωή, όπως η οθόνη υγρών κρυστάλλων που βλέπουμε καθημερινά, η τεχνολογία πόλωσης χρησιμοποιείται για την επίτευξη έγχρωμης οθόνης και ρύθμισης αντίθεσης. Όταν παρακολουθείτε ταινίες 3D στον κινηματογράφο, τα γυαλιά 3D εφαρμόζονται επίσης στην πόλωση του φωτός. Για όσους ασχολούνται με οπτικές εργασίες, η πλήρης κατανόηση της πόλωσης και η εφαρμογή της σε πρακτικά οπτικά συστήματα θα είναι πολύ χρήσιμη για την προώθηση της επιτυχίας προϊόντων και έργων. Επομένως, από την αρχή αυτού του άρθρου, θα χρησιμοποιήσουμε μια απλή περιγραφή για να εισαγάγουμε την πόλωση του φωτός, έτσι ώστε όλοι να έχουν μια βαθιά κατανόηση της πόλωσης και την καλύτερη χρήση στην εργασία.
2 Βασικές γνώσεις πόλωσης
Επειδή εμπλέκονται πολλές έννοιες, θα τις χωρίσουμε σε πολλές περιλήψεις για να τις παρουσιάσουμε βήμα προς βήμα.
2.1 Έννοια της πόλωσης
Γνωρίζουμε ότι το φως είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού κύματος, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από το ηλεκτρικό πεδίο Ε και το μαγνητικό πεδίο Β, τα οποία είναι κάθετα μεταξύ τους. Τα δύο κύματα ταλαντώνονται στις αντίστοιχες κατευθύνσεις τους και διαδίδονται οριζόντια κατά μήκος της κατεύθυνσης διάδοσης Z.
Επειδή το ηλεκτρικό πεδίο και το μαγνητικό πεδίο είναι κάθετα μεταξύ τους, η φάση είναι η ίδια και η κατεύθυνση διάδοσης είναι η ίδια, επομένως η πόλωση του φωτός περιγράφεται με ανάλυση της δόνησης του ηλεκτρικού πεδίου στην πράξη.
Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, το διάνυσμα ηλεκτρικού πεδίου Ε μπορεί να αποσυντεθεί σε διάνυσμα Ex και διάνυσμα Ey, και η λεγόμενη πόλωση είναι η κατανομή της κατεύθυνσης ταλάντωσης των συνιστωσών του ηλεκτρικού πεδίου Ex και Ey στο χρόνο και στο χώρο.
2.2 Αρκετές βασικές καταστάσεις πόλωσης
Α. Ελλειπτική πόλωση
Η ελλειπτική πόλωση είναι η πιο βασική κατάσταση πόλωσης, στην οποία δύο συνιστώσες ηλεκτρικού πεδίου έχουν σταθερή διαφορά φάσης (ένα διαδίδεται ταχύτερα, ένα διαδίδεται πιο αργά) και η διαφορά φάσης δεν είναι ίση με ακέραιο πολλαπλάσιο του π/2 και το πλάτος μπορεί να είναι ίδια ή διαφορετικά. Εάν κοιτάξετε κατά μήκος της κατεύθυνσης διάδοσης, η γραμμή περιγράμματος της τροχιάς τελικού σημείου του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου θα σχεδιάσει μια έλλειψη, όπως φαίνεται παρακάτω:
Β, γραμμική πόλωση
Η γραμμική πόλωση είναι μια ειδική μορφή ελλειπτικής πόλωσης, όταν οι δύο συνιστώσες του ηλεκτρικού πεδίου δεν έχουν διαφορά φάσης, το διάνυσμα ηλεκτρικού πεδίου ταλαντώνεται στο ίδιο επίπεδο, εάν παρατηρηθεί κατά μήκος της κατεύθυνσης διάδοσης, το περίγραμμα τροχιάς τελικού σημείου του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου είναι μια ευθεία γραμμή . Εάν τα δύο στοιχεία έχουν το ίδιο πλάτος, αυτή είναι η γραμμική πόλωση 45 μοιρών που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Γ, κυκλική πόλωση
Η κυκλική πόλωση είναι επίσης μια ειδική μορφή ελλειπτικής πόλωσης, όταν οι δύο συνιστώσες ηλεκτρικού πεδίου έχουν διαφορά φάσης 90 μοιρών και το ίδιο πλάτος, κατά μήκος της κατεύθυνσης διάδοσης, η τροχιά τελικού σημείου του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου είναι ένας κύκλος, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:
2.3 Ταξινόμηση πόλωσης της φωτεινής πηγής
Το φως που εκπέμπεται απευθείας από τη συνηθισμένη πηγή φωτός είναι ένα ακανόνιστο σύνολο αμέτρητων πολωμένου φωτός, επομένως δεν μπορεί να βρεθεί σε ποια κατεύθυνση πολώνεται η ένταση του φωτός όταν παρατηρείται άμεσα. Αυτό το είδος έντασης κύματος φωτός που δονείται προς όλες τις κατευθύνσεις ονομάζεται φυσικό φως, έχει μια τυχαία αλλαγή της κατάστασης πόλωσης και της διαφοράς φάσης, συμπεριλαμβανομένων όλων των πιθανών κατευθύνσεων δόνησης κάθετες προς την κατεύθυνση διάδοσης του φωτεινού κύματος, δεν εμφανίζει πόλωση, ανήκει στο μη πολωμένο φως. Το κοινό φυσικό φως περιλαμβάνει το ηλιακό φως, το φως από οικιακούς λαμπτήρες κ.λπ.
Το πλήρως πολωμένο φως έχει σταθερή διεύθυνση ταλάντωσης ηλεκτρομαγνητικού κύματος και οι δύο συνιστώσες του ηλεκτρικού πεδίου έχουν μια σταθερή διαφορά φάσης, η οποία περιλαμβάνει το προαναφερθέν γραμμικό πολωμένο φως, ελλειπτικά πολωμένο φως και κυκλικό πολωμένο φως.
Το μερικώς πολωμένο φως έχει δύο συστατικά το φυσικό φως και το πολωμένο φως, όπως η δέσμη λέιζερ που χρησιμοποιούμε συχνά, η οποία δεν είναι ούτε πλήρως πολωμένο ούτε μη πολωμένο φως, τότε ανήκει στο μερικώς πολωμένο φως. Προκειμένου να ποσοτικοποιηθεί η αναλογία του πολωμένου φωτός στη συνολική ένταση φωτός, εισάγεται η έννοια του βαθμού πόλωσης (DOP), που είναι ο λόγος της έντασης πολωμένου φωτός προς τη συνολική ένταση φωτός, που κυμαίνεται από 0 έως 1,0 για μη πολωμένο φως, 1 για πλήρως πολωμένο φως. Επιπλέον, η γραμμική πόλωση (DOLP) είναι ο λόγος της γραμμικά πολωμένης έντασης φωτός προς τη συνολική ένταση φωτός, ενώ η κυκλική πόλωση (DOCP) είναι η αναλογία της κυκλικά πολωμένης έντασης φωτός προς τη συνολική ένταση φωτός. Στη ζωή, τα κοινά φώτα LED εκπέμπουν μερικώς πολωμένο φως.
2.4 Μετατροπή μεταξύ καταστάσεων πόλωσης
Πολλά οπτικά στοιχεία έχουν επίδραση στην πόλωση της δέσμης, η οποία άλλοτε είναι αναμενόμενη από τον χρήστη και άλλοτε δεν αναμένεται. Για παράδειγμα, εάν μια δέσμη φωτός ανακλάται, η πόλωσή της θα αλλάξει συνήθως, στην περίπτωση του φυσικού φωτός, που ανακλάται μέσω της επιφάνειας του νερού, θα γίνει μερικώς πολωμένο φως.
Όσο η δέσμη δεν ανακλάται ή δεν διέρχεται από οποιοδήποτε μέσο πόλωσης, η κατάσταση πόλωσής της παραμένει σταθερή. Εάν θέλετε να αλλάξετε ποσοτικά την κατάσταση πόλωσης της δέσμης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το οπτικό στοιχείο πόλωσης για να το κάνετε. Για παράδειγμα, μια πλάκα τετάρτου κύματος είναι ένα κοινό στοιχείο πόλωσης, το οποίο είναι κατασκευασμένο από διπλοδιαθλαστικό κρυσταλλικό υλικό, χωρισμένο σε κατευθύνσεις γρήγορου άξονα και αργού άξονα και μπορεί να καθυστερήσει τη φάση π/2 (90°) του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου παράλληλη στον αργό άξονα, ενώ το διάνυσμα ηλεκτρικού πεδίου παράλληλο στον γρήγορο άξονα δεν έχει καθυστέρηση, έτσι ώστε όταν γραμμικά πολωμένο φως προσπίπτει στην πλάκα τετάρτου κύματος με γωνία πόλωσης 45 μοιρών, η δέσμη φωτός μέσω της πλάκας κύματος γίνεται κυκλικά πολωμένο φως, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Πρώτα, το φυσικό φως μετατρέπεται σε γραμμικά πολωμένο φως με τον γραμμικό πολωτή, και στη συνέχεια το γραμμικά πολωμένο φως διέρχεται από το 1/4 του μήκους κύματος και γίνεται κυκλικά πολωμένο φως και η ένταση του φωτός παραμένει αμετάβλητη.
Ομοίως, όταν η δέσμη ταξιδεύει προς την αντίθετη κατεύθυνση και το κυκλικά πολωμένο φως χτυπά την πλάκα 1/4 σε γωνία πόλωσης 45 μοιρών, η δέσμη διασταύρωσης γίνεται γραμμικά πολωμένο φως.
Το γραμμικά πολωμένο φως μπορεί να μετατραπεί σε μη πολωμένο φως χρησιμοποιώντας τη σφαίρα ολοκλήρωσης που αναφέρθηκε στο προηγούμενο άρθρο. Αφού το γραμμικά πολωμένο φως εισέλθει στη σφαίρα ολοκλήρωσης, ανακλάται αρκετές φορές στη σφαίρα και η δόνηση του ηλεκτρικού πεδίου διακόπτεται, έτσι ώστε το άκρο εξόδου της σφαίρας ολοκλήρωσης να μπορεί να λάβει μη πολωμένο φως.
Φως 2,5 P, φως S και γωνία Brewster
Τόσο το P-light όσο και το S-light είναι γραμμικά πολωμένα, πολωμένα σε κάθετες κατευθύνσεις μεταξύ τους και είναι χρήσιμα όταν εξετάζουμε την ανάκλαση και τη διάθλαση της δέσμης. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, μια δέσμη φωτός λάμπει στο προσπίπτον επίπεδο, σχηματίζοντας ανάκλαση και διάθλαση, και το επίπεδο που σχηματίζεται από την προσπίπτουσα δέσμη και το κανονικό ορίζεται ως το προσπίπτον επίπεδο. Το φως P (πρώτο γράμμα του Parallel, σημαίνει παράλληλο) είναι το φως του οποίου η κατεύθυνση πόλωσης είναι παράλληλη με το επίπεδο πρόσπτωσης και το φως S (πρώτο γράμμα του Senkrecht, σημαίνει κατακόρυφο) είναι το φως του οποίου η κατεύθυνση πόλωσης είναι κάθετη στο επίπεδο πρόσπτωσης.
Υπό κανονικές συνθήκες, όταν το φυσικό φως ανακλάται και διαθλάται στη διηλεκτρική διεπαφή, το ανακλώμενο φως και το διαθλασμένο φως είναι μερικώς πολωμένο φως, μόνο όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι μια συγκεκριμένη γωνία, η κατάσταση πόλωσης του ανακλώμενου φωτός είναι εντελώς κάθετη στο προσπίπτον φως πόλωση επιπέδου S, η κατάσταση πόλωσης του διαθλασμένου φωτός είναι σχεδόν παράλληλη με την πόλωση του προσπίπτοντος επιπέδου P, αυτή τη στιγμή η συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης ονομάζεται γωνία Brewster. Όταν το φως προσπίπτει στη γωνία Brewster, το ανακλώμενο φως και το διαθλασμένο φως είναι κάθετα μεταξύ τους. Χρησιμοποιώντας αυτήν την ιδιότητα, μπορεί να παραχθεί γραμμικά πολωμένο φως.
3 Συμπέρασμα
Σε αυτή την εργασία, εισάγουμε τις βασικές γνώσεις της οπτικής πόλωσης, το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, με κυματική επίδραση, η πόλωση είναι η δόνηση του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου στο κύμα φωτός. Έχουμε εισαγάγει τρεις βασικές καταστάσεις πόλωσης, την ελλειπτική πόλωση, τη γραμμική πόλωση και την κυκλική πόλωση, που χρησιμοποιούνται συχνά στην καθημερινή εργασία. Σύμφωνα με τον διαφορετικό βαθμό πόλωσης, η πηγή φωτός μπορεί να χωριστεί σε μη πολωμένο φως, μερικώς πολωμένο φως και πλήρως πολωμένο φως, το οποίο πρέπει να διακρίνεται και να διακρίνεται στην πράξη. Σε απάντηση στα παραπάνω αρκετά.
Επαφή:
Email:info@pliroptics.com ;
Τηλέφωνο/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
ιστός:www.pliroptics.com
Προσθήκη:Κτίριο 1, Νο. 1558, δρόμος πληροφοριών, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Κίνα
Ώρα δημοσίευσης: 27 Μαΐου 2024
