1 Valguse polarisatsioon
Valgusel on kolm põhiomadust, nimelt lainepikkus, intensiivsus ja polarisatsioon. Valguse lainepikkust on lihtne mõista, võttes näiteks tavalise nähtava valguse, lainepikkuse vahemik on 380–780 nm. Valguse intensiivsust on samuti lihtne mõista ning seda, kas valgusvihk on tugev või nõrk, saab iseloomustada võimsuse suurusega. Seevastu valgusele iseloomulikuks polarisatsiooniks on valguse elektrivälja vektori võnkesuuna kirjeldus, mida ei saa näha ega katsuda, mistõttu pole seda tavaliselt lihtne mõista, kuid tegelikkuses on valgusele iseloomulik polarisatsioon. on samuti väga oluline ja sellel on elus lai valik rakendusi, näiteks vedelkristallekraan, mida näeme iga päev, polarisatsioonitehnoloogiat kasutatakse värvikuva ja kontrasti reguleerimiseks. Kinos 3D-filme vaadates rakendatakse 3D-prillid ka valguse polarisatsioonile. Optilise tööga tegelejatele on toodete ja projektide edu edendamisel väga abiks täielik arusaam polarisatsioonist ja selle rakendamisest praktilistes optilistes süsteemides. Seetõttu kasutame selle artikli algusest peale valguse polarisatsiooni tutvustamiseks lihtsat kirjeldust, et kõigil oleks sügav arusaam polarisatsioonist ja parem kasutamine töös.
2 Põhiteadmised polarisatsioonist
Kuna kontseptsioone on palju, jagame need mitmeks kokkuvõtteks, et neid samm-sammult tutvustada.
2.1 Polarisatsiooni mõiste
Teame, et valgus on teatud tüüpi elektromagnetlaine, nagu on näidatud järgmisel joonisel, elektromagnetlaine koosneb elektriväljast E ja magnetväljast B, mis on üksteisega risti. Need kaks lainet võnguvad oma vastavates suundades ja levivad horisontaalselt piki levimissuunda Z.
Kuna elektriväli ja magnetväli on üksteisega risti, on faas sama ja levimise suund sama, mistõttu valguse polarisatsiooni kirjeldatakse elektrivälja vibratsiooni analüüsiga praktikas.
Nagu on näidatud alloleval joonisel, saab elektrivälja vektori E lagundada Ex vektoriks ja Ey vektoriks ning nn polarisatsioon on elektrivälja komponentide Ex ja Ey võnkesuuna jaotus ajas ja ruumis.
2.2 Mitmed põhilised polarisatsiooniseisundid
A. Elliptiline polarisatsioon
Elliptiline polarisatsioon on kõige elementaarsem polarisatsiooni olek, milles kahel elektrivälja komponendil on konstantne faaside erinevus (üks levib kiiremini, teine aeglasemalt) ja faaside erinevus ei ole võrdne π/2 täisarvulise kordsega ning amplituud võib olla samad või erinevad. Kui vaatate levimissuunda, joonistab elektrivälja vektori lõpp-punkti trajektoori kontuurjoon ellipsi, nagu allpool näidatud:
B, lineaarne polarisatsioon
Lineaarne polarisatsioon on elliptilise polarisatsiooni erivorm, kui kahe elektrivälja komponendi vahel ei ole faaside erinevust, elektrivälja vektor võngub samal tasapinnal, kui vaadata piki levimissuunda, on elektrivälja vektori lõpp-punkti trajektoori kontuur sirgjoon . Kui kahel komponendil on sama amplituud, on see 45-kraadine lineaarne polarisatsioon, mis on näidatud alloleval joonisel.
C, ringpolarisatsioon
Ringpolarisatsioon on ka elliptilise polarisatsiooni erivorm, kui kahe elektrivälja komponendi faaside erinevus on 90 kraadi ja amplituud on sama, piki levimissuunda on elektrivälja vektori lõpp-punkti trajektoor ring, nagu on näidatud joonisel. järgmine joonis:
2.3 Valgusallika polarisatsiooni klassifikatsioon
Otse tavalisest valgusallikast kiirgav valgus on lugematu arvu polariseeritud valguse ebaregulaarne kogum, mistõttu ei saa kindlaks teha, mis suunas valguse intensiivsus on otsesel vaatlusel kallutatud. Sellist igas suunas vibreerivat valguslaine intensiivsust nimetatakse loomulikuks valguseks, sellel on juhuslik polarisatsiooni oleku ja faaside erinevuse muutus, sealhulgas kõikvõimalikud valguslainete levimissuunaga risti olevad vibratsioonisuunad, ei näita polarisatsiooni, kuulub polariseerimata valgus. Tavaline loomulik valgus hõlmab päikesevalgust, majapidamispirnide valgust ja nii edasi.
Täielikult polariseeritud valgusel on stabiilne elektromagnetlaine võnkesuund ja elektrivälja kahel komponendil on konstantne faaside erinevus, mis hõlmab ülalmainitud lineaarset polariseeritud valgust, elliptiliselt polariseeritud valgust ja ringpolariseeritud valgust.
Osaliselt polariseeritud valgusel on kaks komponenti loomulikku valgust ja polariseeritud valgust, näiteks meil sageli kasutatav laserkiir, mis ei ole ei täielikult polariseeritud valgus ega polariseerimata valgus, siis kuulub see osaliselt polariseeritud valguse hulka. Polariseeritud valguse osakaalu kvantifitseerimiseks kogu valguse intensiivsuses võetakse kasutusele polarisatsiooniastme (DOP) mõiste, mis on polariseeritud valguse intensiivsuse suhe valguse koguintensiivsusse, mis jääb polariseerimata valguse korral vahemikku 0 kuni 1,0. valgus, 1 täispolariseeritud valguse jaoks. Lisaks on lineaarne polarisatsioon (DOLP) lineaarselt polariseeritud valguse intensiivsuse ja kogu valguse intensiivsuse suhe, ringpolarisatsioon (DOCP) aga ringpolariseeritud valguse intensiivsuse ja kogu valguse intensiivsuse suhe. Elus kiirgavad tavalised LED-tuled osaliselt polariseeritud valgust.
2.4 Teisendamine polarisatsiooniolekute vahel
Paljud optilised elemendid avaldavad mõju kiire polarisatsioonile, mida kasutaja mõnikord eeldab ja mõnikord ei eeldata. Näiteks kui valguskiir peegeldub, siis tavaliselt muutub selle polarisatsioon, loomuliku valguse korral, peegeldudes läbi veepinna, muutub see osaliselt polariseeritud valguseks.
Kuni kiir ei peegeldu või läbib polariseerivat keskkonda, jääb selle polarisatsiooni olek stabiilseks. Kui soovite kiire polarisatsiooni olekut kvantitatiivselt muuta, saate selleks kasutada polarisatsiooni optilist elementi. Näiteks veerandlaineplaat on tavaline polarisatsioonielement, mis on valmistatud kaksikmurdvast kristallmaterjalist, mis on jagatud kiire telje ja aeglase telje suundadeks ning võib edasi lükata paralleelse elektrivälja vektori π/2 (90°) faasi. aeglasele teljele, samas kui kiire teljega paralleelsel elektrivälja vektoril puudub viivitus, nii et kui veerandlaineplaadile langeb lineaarselt polariseeritud valgus polarisatsiooninurgaga 45 kraadi, muutub valguskiir läbi laineplaadi. ringpolariseeritud valgus, nagu on näidatud alloleval diagrammil. Esiteks muudetakse loomulik valgus lineaarse polarisaatoriga lineaarselt polariseeritud valguseks ja seejärel läbib lineaarselt polariseeritud valgus 1/4 lainepikkust ja muutub ringpolariseeritud valguseks ning valguse intensiivsus ei muutu.
Samamoodi, kui kiir liigub vastassuunas ja ringpolariseeritud valgus tabab 1/4 plaati 45-kraadise polarisatsiooninurga all, muutub lähituli lineaarselt polariseeritud valguseks.
Lineaarselt polariseeritud valgust saab muuta polariseerimata valguseks, kasutades eelmises artiklis mainitud integreerivat sfääri. Pärast lineaarselt polariseeritud valguse sisenemist integreerivasse sfääri peegeldub see sfääris mitu korda ja elektrivälja vibratsioon on häiritud, nii et integreeriva sfääri väljundots võib saada polariseerimata valgust.
2,5 P tuli, S tuli ja Brewster Angle
Nii P-valgus kui ka S-valgus on lineaarselt polariseeritud, polariseeritud üksteise suhtes risti ning need on kasulikud kiire peegelduse ja murdumise arvestamisel. Nagu on näidatud alloleval joonisel, valguskiir paistab langevale tasapinnale, moodustades peegelduse ja murdumise ning langeva kiire ja normaaltasandi moodustatud tasapind on määratletud kui langev tasapind. P-valgus (paralleeli esimene täht, mis tähendab paralleeli) on valgus, mille polarisatsioonisuund on langemistasandiga paralleelne, ja S-valgus (Senkrechti esimene täht, mis tähendab vertikaalset) on valgus, mille polarisatsioonisuund on langemistasandiga risti.
Tavaolukorras, kui loomulik valgus peegeldub ja murdub dielektrilisel liidesel, on peegeldunud valgus ja murdunud valgus osaliselt polariseeritud valgus, ainult siis, kui langemisnurk on teatud nurk, on peegeldunud valguse polarisatsiooni olek langeva valgusega täiesti risti. Tasapinna S polarisatsiooni korral on murdunud valguse polarisatsiooni olek peaaegu paralleelne langeva tasandi P polarisatsiooniga, praegu nimetatakse spetsiifilist langemisnurka Brewsteri nurgaks. Kui valgus langeb Brewsteri nurga all, on peegeldunud valgus ja murdunud valgus üksteisega risti. Seda omadust kasutades saab toota lineaarselt polariseeritud valgust.
3 Järeldus
Selles töös tutvustame põhiteadmisi optilisest polarisatsioonist, valgus on elektromagnetlaine, laineefektiga polarisatsioon on elektrivälja vektori vibratsioon valguslaines. Oleme kasutusele võtnud kolm põhilist polarisatsiooniseisundit, elliptiline polarisatsioon, lineaarne polarisatsioon ja ringpolarisatsioon, mida kasutatakse sageli igapäevatöös. Vastavalt erinevale polarisatsiooniastmele võib valgusallika jagada polariseerimata valguseks, osaliselt polariseeritud valguseks ja täielikult polariseeritud valguseks, mida tuleb praktikas eristada ja eristada. Vastuseks ülaltoodud mitmele.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
veeb:www.pliroptics.com
Lisa: hoone 1, nr 1558, luuretee, Qingbaijiang, Chengdu, sichuan, Hiina
Postitusaeg: 27. mai-2024
