1 Polarización da luz
A luz ten tres propiedades básicas, a saber, lonxitude de onda, intensidade e polarización. A lonxitude de onda da luz é fácil de entender, tomando como exemplo a luz visible común, o rango de lonxitude de onda é de 380 ~ 780 nm. A intensidade da luz tamén é fácil de entender, e se un feixe de luz é forte ou débil pódese caracterizar polo tamaño da potencia. En cambio, a característica de polarización da luz é a descrición da dirección de vibración do vector de campo eléctrico da luz, que non se pode ver nin tocar, polo que normalmente non é fácil de entender, con todo, en realidade, a característica de polarización da luz. tamén é moi importante, e ten unha ampla gama de aplicacións na vida, como a pantalla de cristal líquido que vemos todos os días, a tecnoloxía de polarización utilízase para lograr a visualización de cor e o axuste do contraste. Ao ver películas en 3D no cine, as lentes 3D tamén se aplican á polarización da luz. Para aqueles que se dedican ao traballo óptico, unha comprensión completa da polarización e a súa aplicación en sistemas ópticos prácticos será moi útil para promover o éxito dos produtos e proxectos. Polo tanto, desde o comezo deste artigo, utilizaremos unha descrición sinxela para introducir a polarización da luz, para que todos teñan unha profunda comprensión da polarización e un mellor uso no traballo.
2 Coñecementos básicos de polarización
Debido a que hai moitos conceptos implicados, dividirémolos en varios resumos para introducilos paso a paso.
2.1 Concepto de polarización
Sabemos que a luz é unha especie de onda electromagnética, como se mostra na seguinte figura, a onda electromagnética está formada por campo eléctrico E e campo magnético B, que son perpendiculares entre si. As dúas ondas oscilan nas súas respectivas direccións e propáganse horizontalmente ao longo da dirección de propagación Z.
Como o campo eléctrico e o campo magnético son perpendiculares entre si, a fase é a mesma e a dirección de propagación é a mesma, polo que a polarización da luz descríbese analizando a vibración do campo eléctrico na práctica.
Como se mostra na figura seguinte, o vector de campo eléctrico E pódese descompoñer en vector Ex e vector Ey, e a chamada polarización é a distribución da dirección de oscilación dos compoñentes do campo eléctrico Ex e Ey no tempo e no espazo.
2.2 Varios estados de polarización básicos
A. Polarización elíptica
A polarización elíptica é o estado de polarización máis básico, no que dous compoñentes do campo eléctrico teñen unha diferenza de fase constante (un que se propague máis rápido e outro máis lento), e a diferenza de fase non é igual a un múltiplo enteiro de π/2, e a amplitude pode ser igual ou diferente. Se miras ao longo da dirección de propagación, a liña de contorno da traxectoria do punto final do vector de campo eléctrico debuxará unha elipse, como se mostra a continuación:
B, polarización lineal
A polarización lineal é unha forma especial de polarización elíptica, cando os dous compoñentes do campo eléctrico non son diferenza de fase, o vector de campo eléctrico oscila no mesmo plano, se se observa ao longo da dirección de propagación, o contorno da traxectoria do punto final do vector de campo eléctrico é unha liña recta. . Se os dous compoñentes teñen a mesma amplitude, esta é a polarización lineal de 45 graos que se mostra na figura seguinte.
C, polarización circular
A polarización circular tamén é unha forma especial de polarización elíptica, cando os dous compoñentes do campo eléctrico teñen unha diferenza de fase de 90 graos e a mesma amplitude, ao longo da dirección de propagación, a traxectoria do punto final do vector de campo eléctrico é un círculo, como se mostra no seguinte figura:
2.3 Clasificación de polarización da fonte de luz
A luz emitida directamente desde a fonte de luz ordinaria é un conxunto irregular de innumerables luces polarizadas, polo que non se pode atopar en que dirección está sesgada a intensidade da luz cando se observa directamente. Este tipo de intensidade de onda de luz que vibra en todas as direccións chámase luz natural, ten un cambio aleatorio de estado de polarización e diferenza de fase, incluíndo todas as direccións de vibración posibles perpendiculares á dirección de propagación da onda luminosa, non mostra polarización, pertence ao luz non polarizada. A luz natural común inclúe a luz solar, a luz das lámpadas domésticas, etc.
A luz totalmente polarizada ten unha dirección de oscilación de onda electromagnética estable e os dous compoñentes do campo eléctrico teñen unha diferenza de fase constante, que inclúe a luz polarizada lineal mencionada anteriormente, a luz polarizada elípticamente e a luz polarizada circular.
A luz parcialmente polarizada ten dous compoñentes de luz natural e luz polarizada, como o raio láser que usamos a miúdo, que non é nin luz totalmente polarizada nin luz non polarizada, entón pertence á luz parcialmente polarizada. Para cuantificar a proporción de luz polarizada na intensidade total da luz, introdúcese o concepto de Grao de Polarización (DOP), que é a relación entre a intensidade da luz polarizada e a intensidade total da luz, que varía de 0 a 1,0 para as non polarizadas. luz, 1 para luz totalmente polarizada. Ademais, a polarización lineal (DOLP) é a relación entre a intensidade da luz polarizada linealmente e a intensidade total da luz, mentres que a polarización circular (DOCP) é a relación entre a intensidade da luz polarizada circularmente e a intensidade total da luz. Na vida, as luces LED comúns emiten luz parcialmente polarizada.
2.4 Conversión entre estados de polarización
Moitos elementos ópticos teñen un efecto sobre a polarización do feixe, que ás veces é esperado polo usuario e ás veces non se espera. Por exemplo, se se reflicte un feixe de luz, a súa polarización adoita cambiar, no caso da luz natural, reflectida pola superficie da auga, converterase en luz parcialmente polarizada.
Mentres o feixe non se reflicta ou pase por ningún medio polarizador, o seu estado de polarización permanece estable. Se queres cambiar cuantitativamente o estado de polarización do feixe, podes usar o elemento óptico de polarización para facelo. Por exemplo, unha placa de cuarto de onda é un elemento de polarización común, que está feito de material cristalino birrefringente, dividido en direccións de eixe rápido e eixe lento, e pode atrasar a fase de π/2 (90°) do vector de campo eléctrico paralelo. ao eixe lento, mentres que o vector de campo eléctrico paralelo ao eixe rápido non ten ningún atraso, de xeito que cando a luz polarizada linealmente incide na placa de cuarto de onda nun ángulo de polarización de 45 graos, o feixe de luz a través da placa ondulatoria pasa a ser. luz polarizada circularmente, como se mostra no seguinte diagrama. En primeiro lugar, a luz natural transfórmase en luz polarizada linealmente co polarizador lineal, e despois a luz polarizada linealmente pasa por 1/4 de lonxitude de onda e convértese en luz polarizada circularmente e a intensidade da luz non cambia.
Do mesmo xeito, cando o feixe viaxa na dirección oposta e a luz polarizada circularmente golpea a placa de 1/4 cun ángulo de polarización de 45 graos, o feixe de paso convértese en luz polarizada linealmente.
A luz polarizada linealmente pódese cambiar a luz non polarizada usando a esfera integradora mencionada no artigo anterior. Despois de que a luz polarizada linealmente entra na esfera de integración, reflíctese varias veces na esfera e a vibración do campo eléctrico interrompe, polo que o extremo de saída da esfera de integración pode obter luz non polarizada.
2,5 luz P, luz S e ángulo de Brewster
Tanto a luz P como a luz S están polarizadas linealmente, polarizadas en direccións perpendiculares entre si, e son útiles cando se considera a reflexión e a refracción do feixe. Como se mostra na figura seguinte, un feixe de luz brilla no plano incidente, formando reflexión e refracción, e o plano formado polo feixe incidente e a normal defínese como plano incidente. A luz P (primeira letra de Paralelo, que significa paralela) é a luz cuxa dirección de polarización é paralela ao plano de incidencia, e a luz S (primeira letra de Senkrecht, que significa vertical) é a luz cuxa dirección de polarización é perpendicular ao plano de incidencia.
En circunstancias normais, cando a luz natural se reflicte e refracta na interface dieléctrica, a luz reflectida e a luz refractada son luz parcialmente polarizada, só cando o ángulo de incidencia é un ángulo específico, o estado de polarización da luz reflectida é completamente perpendicular ao incidente. polarización do plano S, o estado de polarización da luz refractada é case paralelo á polarización do plano incidente P, neste momento o ángulo de incidencia específica chámase ángulo de Brewster. Cando a luz incide no ángulo de Brewster, a luz reflectida e a luz refractada son perpendiculares entre si. Usando esta propiedade, pódese producir luz polarizada linealmente.
3 Conclusión
Neste artigo, introducimos os coñecementos básicos da polarización óptica, a luz é unha onda electromagnética, con efecto de onda, a polarización é a vibración do vector de campo eléctrico na onda luminosa. Introducimos tres estados de polarización básicos, polarización elíptica, polarización lineal e polarización circular, que se usan a miúdo no traballo diario. Segundo o diferente grao de polarización, a fonte de luz pódese dividir en luz non polarizada, luz parcialmente polarizada e luz totalmente polarizada, que debe ser distinguida e discriminada na práctica. En resposta ao anterior varios.
Contacto:
Email:info@pliroptics.com ;
Teléfono/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Engadir:Edificio 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Hora de publicación: 27-maio-2024
