1 Valon polarisaatio
Valolla on kolme perusominaisuutta, nimittäin aallonpituus, intensiteetti ja polarisaatio. Valon aallonpituus on helppo ymmärtää, kun otetaan esimerkkinä yleinen näkyvä valo, aallonpituusalue on 380 ~ 780 nm. Valon intensiteetti on myös helppo ymmärtää, ja valonsäteen voimakkuus vai heikkous voidaan luonnehtia tehon koolla. Sitä vastoin valon polarisaatioominaisuus on kuvaus valon sähkökenttävektorin värähtelysuunnasta, jota ei voi nähdä ja koskea, joten sitä ei yleensä ole helppo ymmärtää, mutta todellisuudessa valolle ominaista polarisaatiota on myös erittäin tärkeä, ja sillä on laaja valikoima sovelluksia elämässä, kuten nestekidenäyttö, jota näemme päivittäin, polarisaatiotekniikkaa käytetään värinäytön ja kontrastin säädön saavuttamiseen. Kun katsot 3D-elokuvia elokuvateatterissa, 3D-laseja sovelletaan myös valon polarisaatioon. Optisten töiden parissa työskenteleville täydellinen ymmärrys polarisaatiosta ja sen soveltamisesta käytännön optisissa järjestelmissä on erittäin hyödyllinen tuotteiden ja projektien onnistumisen edistämisessä. Siksi tämän artikkelin alusta lähtien käytämme yksinkertaista kuvausta valon polarisaation esittelyssä, jotta jokaisella on syvä ymmärrys polarisaatiosta ja parempi käyttö työssä.
2 Perustiedot polarisaatiosta
Koska käsitteitä on monia, jaamme ne useisiin tiivistelmiin esitelläksemme ne vaihe vaiheelta.
2.1 Polarisaatiokäsite
Tiedämme, että valo on eräänlainen sähkömagneettinen aalto, kuten seuraavassa kuvassa näkyy, sähkömagneettinen aalto koostuu sähkökentästä E ja magneettikentästä B, jotka ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden. Nämä kaksi aaltoa värähtelevät omiin suuntiinsa ja etenevät vaakasuunnassa etenemissuuntaa Z pitkin.
Koska sähkökenttä ja magneettikenttä ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden, vaihe on sama ja etenemissuunta on sama, joten valon polarisaatiota kuvataan analysoimalla sähkökentän värähtelyä käytännössä.
Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, sähkökenttävektori E voidaan hajottaa Ex-vektoriksi ja Ey-vektoriksi, ja ns. polarisaatio on sähkökenttäkomponenttien Ex ja Ey värähtelysuunnan jakauma ajassa ja tilassa.
2.2 Useita peruspolarisaatiotiloja
A. Elliptinen polarisaatio
Elliptinen polarisaatio on peruspolarisaatiotila, jossa kahdella sähkökentän komponentilla on vakio vaihe-ero (toinen etenee nopeammin, toinen etenee hitaammin) ja vaihe-ero ei ole yhtä suuri kuin π/2:n kokonaislukukerrannainen, ja amplitudi voi olla sama tai erilainen. Jos katsot etenemissuuntaa, sähkökenttävektorin päätepisteen liikeradan ääriviiva piirtää ellipsin alla olevan kuvan mukaisesti:
B, lineaarinen polarisaatio
Lineaarinen polarisaatio on elliptisen polarisaation erityinen muoto, kun kahdella sähkökentän komponentilla ei ole vaihe-eroa, sähkökenttävektori värähtelee samassa tasossa, etenemissuuntaa pitkin katsottuna sähkökenttävektorin päätepisteen liikeradan ääriviiva on suora viiva . Jos kahdella komponentilla on sama amplitudi, tämä on alla olevassa kuvassa esitetty 45 asteen lineaarinen polarisaatio.
C, ympyräpolarisaatio
Ympyräpolarisaatio on myös elliptisen polarisaation erityinen muoto, kun kahdella sähkökentän komponentilla on 90 asteen vaihe-ero ja sama amplitudi, etenemissuunnassa sähkökenttävektorin päätepisteen liikerata on ympyrä, kuten kuvassa näkyy. seuraava kuva:
2.3 Valonlähteen polarisaatioluokitus
Suoraan tavallisesta valonlähteestä säteilevä valo on epäsäännöllinen joukko lukemattomia polarisoituja valoja, joten ei voida löytää, mihin suuntaan valon intensiteetti on vinoutunut, kun sitä tarkkaillaan suoraan. Tällaista kaikkiin suuntiin värähtelevää valoaallon intensiteettiä kutsutaan luonnonvaloksi, sillä on satunnainen polarisaatiotilan ja vaihe-eron muutos, mukaan lukien kaikki mahdolliset valoaallon etenemissuuntaan nähden kohtisuorassa olevat värähtelysuunnat, ei näytä polarisaatiota, kuuluu polarisoimaton valo. Tavallinen luonnonvalo sisältää auringonvalon, kodin lamppujen valon ja niin edelleen.
Täysin polarisoidulla valolla on vakaa sähkömagneettisen aallon värähtelysuunta ja kahdella sähkökentän komponentilla on vakio vaihe-ero, joka sisältää edellä mainitun lineaarisen polarisoidun valon, elliptisesti polarisoidun valon ja ympyräpolarisoidun valon.
Osittain polarisoidussa valossa on kaksi komponenttia luonnonvaloa ja polarisoitua valoa, kuten usein käyttämämme lasersäde, joka ei ole täysin polarisoitua valoa eikä polarisoimatonta valoa, vaan se kuuluu osittain polarisoituun valoon. Polarisoidun valon osuuden kvantifioimiseksi valon kokonaisintensiteetissä otetaan käyttöön polarisaatioasteen (DOP) käsite, joka on polarisoidun valon voimakkuuden suhde valon kokonaisvoimakkuuteen, joka vaihtelee välillä 0-1,0 polaroimattoman valon osalta. valo, 1 täysin polarisoidulle valolle. Lisäksi lineaarinen polarisaatio (DOLP) on lineaarisesti polarisoidun valon intensiteetin suhde valon kokonaisvoimakkuuteen, kun taas ympyräpolarisaatio (DOCP) on ympyräpolarisoidun valon intensiteetin suhde valon kokonaisintensiteettiin. Elämässä tavalliset LED-valot säteilevät osittain polarisoitua valoa.
2.4 Muunnos polarisaatiotilojen välillä
Monet optiset elementit vaikuttavat säteen polarisaatioon, jota käyttäjä toisinaan odottaa ja toisinaan ei odoteta. Esimerkiksi, jos valonsäde heijastuu, sen polarisaatio yleensä muuttuu, luonnonvalon tapauksessa vedenpinnan läpi heijastuneena siitä tulee osittain polarisoitunutta valoa.
Niin kauan kuin säde ei heijastu tai kulkee minkään polarisoivan väliaineen läpi, sen polarisaatiotila pysyy vakaana. Jos haluat kvantitatiivisesti muuttaa säteen polarisaatiotilaa, voit käyttää siihen optista polarisaatioelementtiä. Esimerkiksi neljännesaaltolevy on yleinen polarisaatioelementti, joka on valmistettu kahtaistaittavasta kidemateriaalista, jaettu nopeaan akseliin ja hitaan akseliin ja joka voi viivyttää sähkökenttävektorin π/2 (90°) vaihetta yhdensuuntaisena. hitaalle akselille, kun taas nopean akselin suuntaisella sähkökenttävektorilla ei ole viivettä, joten kun lineaarisesti polarisoitunut valo osuu neljännesaaltolevyyn polarisaatiokulmalla 45 astetta, valonsäde aaltolevyn läpi muuttuu ympyräpolarisoitua valoa alla olevan kaavion mukaisesti. Ensin luonnonvalo muutetaan lineaarisesti polarisoiduksi valoksi lineaarisella polarisaattorilla, ja sitten lineaarisesti polarisoitu valo kulkee 1/4 aallonpituuden läpi ja muuttuu ympyräpolarisoiduksi valoksi, ja valon intensiteetti ei muutu.
Vastaavasti, kun säde kulkee vastakkaiseen suuntaan ja ympyräpolarisoitu valo osuu 1/4-levyyn 45 asteen polarisaatiokulmassa, lähisäteestä tulee lineaarisesti polarisoitunutta valoa.
Lineaarisesti polarisoitu valo voidaan muuttaa polaroimattomaksi käyttämällä edellisessä artikkelissa mainittua integroivaa palloa. Lineaarisesti polarisoidun valon saapuessa integroivaan palloon se heijastuu palloon useita kertoja ja sähkökentän värähtely häiriintyy niin, että integroivan pallon lähtöpää voi saada polaroimatonta valoa.
2,5 P-valo, S-valo ja Brewster Angle
Sekä P-light että S-light ovat lineaarisesti polarisoituneita, polarisoituja kohtisuoraan toisiinsa nähden, ja niistä on hyötyä, kun otetaan huomioon säteen heijastus ja taittuminen. Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, valonsäde paistaa tulevalle tasolle muodostaen heijastuksen ja taittumisen, ja tulevan säteen ja normaalin muodostama taso määritellään tulevaksi tasoksi. P-valo (parallelin ensimmäinen kirjain, tarkoittaa yhdensuuntaista) on valoa, jonka polarisaatiosuunta on yhdensuuntainen tulotason kanssa, ja S-valo (Senkrechtin ensimmäinen kirjain, tarkoittaa pystysuoraa) on valoa, jonka polarisaatiosuunta on kohtisuorassa tulotason kanssa.
Normaaleissa olosuhteissa, kun luonnonvalo heijastuu ja taittuu dielektrisellä rajapinnalla, heijastunut valo ja taittunut valo ovat osittain polarisoitua valoa, vain kun tulokulma on tietty kulma, heijastuneen valon polarisaatiotila on täysin kohtisuorassa tulevaan valoon nähden. tason S polarisaatio, taittuneen valon polarisaatiotila on lähes yhdensuuntainen tulevan tason P polarisaation kanssa, tällä hetkellä ominaista tulokulmaa kutsutaan Brewster-kulmaksi. Kun valo osuu Brewsterin kulmaan, heijastunut valo ja taittunut valo ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden. Tätä ominaisuutta käyttämällä voidaan tuottaa lineaarisesti polarisoitua valoa.
3 Johtopäätös
Tässä artikkelissa esittelemme perustiedot optisesta polarisaatiosta, valo on sähkömagneettinen aalto, jolla on aaltovaikutus, polarisaatio on valoaallon sähkökenttävektorin värähtely. Olemme ottaneet käyttöön kolme peruspolarisaatiotilaa, elliptisen polarisaation, lineaaripolarisaation ja ympyräpolarisaation, joita käytetään usein päivittäisessä työssä. Eri polarisaatioasteen mukaan valonlähde voidaan jakaa polarisoimattomaan valoon, osittain polarisoituun valoon ja täysin polarisoituun valoon, mikä on käytännössä erotettava ja erotettava. Vastauksena useisiin yllä oleviin.
Ota yhteyttä:
Email:info@pliroptics.com ;
Puhelin/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
netti:www.pliroptics.com
Lisää: Rakennus 1, nro 1558, tiedustelutie, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kiina
Postitusaika: 27.5.2024
