دانش اولیه قطبش نوری

1 قطبش نور

نور دارای سه ویژگی اساسی است، یعنی طول موج، شدت و قطبش. درک طول موج نور آسان است، با در نظر گرفتن نور مرئی معمول به عنوان مثال، محدوده طول موج 380 ~ 780 نانومتر است. شدت نور نیز به راحتی قابل درک است، و اینکه یک پرتو نور قوی است یا ضعیف را می توان با اندازه قدرت مشخص کرد. در مقابل، مشخصه پلاریزاسیون نور، توصیف جهت ارتعاش بردار میدان الکتریکی نور است که قابل مشاهده و لمس نیست، بنابراین معمولاً درک آن آسان نیست، اما در واقعیت، مشخصه پلاریزاسیون نور. همچنین بسیار مهم است و دارای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زندگی است، مانند صفحه نمایش کریستال مایع که هر روز می بینیم، فناوری قطبش برای دستیابی به نمایش رنگ و تنظیم کنتراست استفاده می شود. هنگام تماشای فیلم های سه بعدی در سینما، عینک سه بعدی برای قطبش نور نیز اعمال می شود. برای کسانی که در کار نوری فعالیت می کنند، درک کامل پلاریزاسیون و کاربرد آن در سیستم های نوری عملی در ارتقای موفقیت محصولات و پروژه ها بسیار مفید خواهد بود. بنابراین از ابتدای این مقاله برای معرفی پلاریزاسیون نور از توضیحی ساده استفاده می کنیم تا همه درک عمیقی از قطبش داشته باشند و در کار بهتر استفاده کنند.

2 دانش پایه در مورد پلاریزاسیون

از آنجایی که مفاهیم زیادی دخیل هستند، آنها را به چند خلاصه تقسیم می کنیم تا قدم به قدم آنها را معرفی کنیم.

2.1 مفهوم قطبش

می دانیم که نور نوعی موج الکترومغناطیسی است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، موج الکترومغناطیسی از میدان الکتریکی E و میدان مغناطیسی B تشکیل شده است که بر یکدیگر عمود هستند. این دو موج در جهات مربوط به خود در نوسان هستند و به صورت افقی در امتداد جهت انتشار Z منتشر می شوند.

از آنجایی که میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی بر یکدیگر عمود هستند، فاز یکسان و جهت انتشار یکسان است، بنابراین قطبش نور با تجزیه و تحلیل ارتعاش میدان الکتریکی در عمل توصیف می‌شود.

همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، بردار میدان الکتریکی E را می توان به بردار Ex و بردار Ey تجزیه کرد و به اصطلاح پلاریزاسیون، توزیع جهت نوسان اجزای میدان الکتریکی Ex و Ey در طول زمان و مکان است.

2.2 چندین حالت قطبی شدن اساسی

الف. قطبش بیضوی

قطبش بیضوی اساسی ترین حالت پلاریزاسیون است که در آن دو جزء میدان الکتریکی اختلاف فاز ثابتی دارند (یکی سریعتر منتشر می شود، یکی کندتر منتشر می شود) و اختلاف فاز برابر با مضربی صحیح از π/2 نیست و دامنه می تواند یکسان یا متفاوت باشد اگر به امتداد جهت انتشار نگاه کنید، خط خطوط مسیر نقطه پایانی بردار میدان الکتریکی یک بیضی ترسیم می کند، همانطور که در زیر نشان داده شده است:

B، قطبش خطی

قطبش خطی شکل خاصی از قطبش بیضوی است، زمانی که دو جزء میدان الکتریکی اختلاف فاز نباشند، بردار میدان الکتریکی در همان صفحه نوسان می کند، اگر در امتداد جهت انتشار مشاهده شود، کانتور مسیر مسیر بردار میدان الکتریکی یک خط مستقیم است. . اگر دو جزء دارای دامنه یکسانی باشند، این قطبش خطی 45 درجه است که در شکل زیر نشان داده شده است.

ج، قطبش دایره ای

پلاریزاسیون دایره ای نیز شکل خاصی از قطبش بیضوی است، زمانی که دو جزء میدان الکتریکی اختلاف فاز 90 درجه و دامنه یکسانی داشته باشند، در امتداد جهت انتشار، مسیر نقطه پایانی بردار میدان الکتریکی یک دایره است، همانطور که در شکل نشان داده شده است. شکل زیر:

2.3 طبقه بندی قطبش منبع نور

نوری که مستقیماً از منبع نور معمولی ساطع می‌شود، مجموعه‌ای نامنظم از نورهای پلاریزه بی‌شماری است، بنابراین نمی‌توان پیدا کرد که شدت نور در کدام جهت بایاس می‌شود. این نوع شدت موج نوری که در همه جهات ارتعاش می‌کند نور طبیعی نامیده می‌شود، دارای تغییر تصادفی حالت پلاریزاسیون و اختلاف فاز است، شامل تمام جهات ارتعاشی ممکن عمود بر جهت انتشار موج نور، قطبش را نشان نمی‌دهد، متعلق به نور غیر پلاریزه نور طبیعی معمول شامل نور خورشید، نور لامپ های خانگی و غیره است.

نور کاملاً پلاریزه دارای جهت نوسان موج الکترومغناطیسی پایدار است و دو جزء میدان الکتریکی دارای اختلاف فاز ثابت هستند که شامل نور پلاریزه خطی ذکر شده، نور پلاریزه بیضوی و نور پلاریزه دایره‌ای است.

نور جزئی پلاریزه دارای دو جزء نور طبیعی و نور پلاریزه است، مانند پرتو لیزری که ما اغلب استفاده می کنیم، که نه نور کاملا پلاریزه است و نه نور غیر قطبی، سپس متعلق به نور نیمه پلاریزه است. برای تعیین کمیت نسبت نور قطبی شده در شدت نور کل، مفهوم درجه قطبش (DOP) معرفی شده است که نسبت شدت نور قطبی شده به شدت نور کل است که از 0 تا 1،0 برای غیرقطبی متغیر است. نور، 1 برای نور کاملاً پلاریزه. علاوه بر این، قطبش خطی (DOLP) نسبت شدت نور قطبی شده خطی به شدت نور کل است، در حالی که قطبش دایره ای (DOCP) نسبت شدت نور قطبی شده دایره ای به شدت نور کل است. در زندگی، چراغ های LED معمولی نور تا حدی پلاریزه ساطع می کنند.

2.4 تبدیل بین حالت های قطبی

بسیاری از عناصر نوری بر روی قطبش پرتو تاثیر دارند که گاهی مورد انتظار کاربر و گاهی غیر قابل انتظار است. به عنوان مثال، اگر یک پرتو نور منعکس شود، قطبش آن معمولا تغییر می کند، در مورد نور طبیعی که از سطح آب منعکس می شود، به نور تا حدی قطبی تبدیل می شود.

تا زمانی که پرتو منعکس نشود یا از هیچ محیط قطبی کننده عبور نکند، حالت پلاریزاسیون آن پایدار می ماند. اگر می خواهید وضعیت قطبش پرتو را به صورت کمی تغییر دهید، می توانید از عنصر نوری پلاریزاسیون برای این کار استفاده کنید. به عنوان مثال، صفحه یک چهارم موج یک عنصر قطبی رایج است که از مواد کریستالی دوشکست ساخته شده است، به دو جهت محور سریع و محور آهسته تقسیم می شود و می تواند فاز π/2 (90 درجه) بردار میدان الکتریکی را موازی کند. به محور آهسته، در حالی که بردار میدان الکتریکی موازی با محور سریع، هیچ تاخیری ندارد، به طوری که وقتی نور پلاریزه خطی با زاویه قطبش 45 درجه به صفحه موج یک چهارم برخورد می کند، پرتو نور از طریق صفحه موج تبدیل می شود. نور پلاریزه دایره ای، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است. ابتدا نور طبیعی با پلاریزه خطی به نور پلاریزه خطی تبدیل می شود و سپس نور پلاریزه خطی از طول موج 1/4 عبور می کند و به نور قطبی دایره ای تبدیل می شود و شدت نور بدون تغییر است.

به طور مشابه، هنگامی که پرتو در جهت مخالف حرکت می کند و نور قطبی شده دایره ای با زاویه قطبش 45 درجه به صفحه 1/4 برخورد می کند، پرتو عبوری به نور قطبی خطی تبدیل می شود.

نور پلاریزه خطی را می توان با استفاده از کره یکپارچه که در مقاله قبلی ذکر شد به نور غیرقطبی تبدیل کرد. پس از اینکه نور پلاریزه خطی وارد کره یکپارچه شد، چندین بار در کره منعکس می شود و ارتعاش میدان الکتریکی مختل می شود، به طوری که انتهای خروجی کره یکپارچه می تواند نور غیر قطبی دریافت کند.

نور 2.5 P، نور S و زاویه بروستر

هم نور P و هم نور S به صورت خطی پلاریزه می شوند و در جهت های عمود بر یکدیگر پلاریزه می شوند و هنگام در نظر گرفتن انعکاس و شکست پرتو مفید هستند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، یک پرتو نور به صفحه فرود می تابد و بازتاب و شکست را تشکیل می دهد و صفحه ای که توسط پرتو فرودی و نرمال تشکیل شده است به عنوان صفحه فرود تعریف می شود. نور P (حرف اول Parallel به معنی موازی) نوری است که جهت قطبش آن موازی با صفحه تابش است و نور S (حرف اول Senkrecht به معنای عمودی) نوری است که جهت قطبش آن عمود بر صفحه تابش است.

در شرایط عادی، زمانی که نور طبیعی بر روی رابط دی الکتریک منعکس و شکست می شود، نور بازتاب شده و نور منکسر نور تا حدی پلاریزه هستند، تنها زمانی که زاویه فرود یک زاویه خاص باشد، حالت پلاریزاسیون نور منعکس شده کاملاً عمود بر تابش است. پلاریزاسیون صفحه S، حالت پلاریزاسیون نور منکسر تقریباً موازی با قطبش صفحه فرودی P است، در این زمان زاویه فرود خاص را زاویه بروستر می نامند. هنگامی که نور در زاویه بروستر تابیده می شود، نور بازتابی و نور شکسته عمود بر یکدیگر هستند. با استفاده از این ویژگی می توان نور پلاریزه خطی تولید کرد.

3 نتیجه گیری

در این مقاله دانش اولیه قطبش نوری را معرفی می کنیم، نور یک موج الکترومغناطیسی است، با اثر موج، پلاریزاسیون ارتعاش بردار میدان الکتریکی در موج نور است. ما سه حالت پلاریزاسیون پایه، پلاریزاسیون بیضوی، قطبش خطی و قطبش دایره ای را معرفی کرده ایم که اغلب در کارهای روزمره استفاده می شود. با توجه به درجه های مختلف قطبش، منبع نور را می توان به نور غیر قطبی، نور جزئی پلاریزه و نور کاملا پلاریزه تقسیم کرد که باید در عمل متمایز و متمایز شود. در پاسخ به چند مورد فوق.

تماس:

Email:info@pliroptics.com ;

تلفن/واتساپ/وی چت:86 19013265659

وب：www.pliroptics.com

افزودن: ساختمان 1، شماره 1558، جاده اطلاعاتی، چینگ بایجیانگ، چنگدو، سیچوان، چین