1 પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ
પ્રકાશમાં ત્રણ મૂળભૂત ગુણધર્મો છે, જેમ કે તરંગલંબાઇ, તીવ્રતા અને ધ્રુવીકરણ. પ્રકાશની તરંગલંબાઇ સમજવામાં સરળ છે, ઉદાહરણ તરીકે સામાન્ય દૃશ્યમાન પ્રકાશને ધ્યાનમાં રાખીને, તરંગલંબાઇ શ્રેણી 380~780nm છે. પ્રકાશની તીવ્રતા પણ સમજવામાં સરળ છે, અને પ્રકાશનો કિરણ મજબૂત છે કે નબળો તે શક્તિના કદ દ્વારા દર્શાવી શકાય છે. તેનાથી વિપરીત, પ્રકાશની ધ્રુવીકરણ લાક્ષણિકતા એ પ્રકાશના વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટરની સ્પંદન દિશાનું વર્ણન છે, જેને જોઈ અને સ્પર્શ કરી શકાતું નથી, તેથી તે સામાન્ય રીતે સમજવું સરળ નથી, જો કે, વાસ્તવમાં, પ્રકાશની ધ્રુવીકરણ લાક્ષણિકતા પણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, અને જીવનમાં એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણી ધરાવે છે, જેમ કે લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ડિસ્પ્લે જે આપણે દરરોજ જોઈએ છીએ, ધ્રુવીકરણ તકનીકનો ઉપયોગ રંગ પ્રદર્શન અને કોન્ટ્રાસ્ટ એડજસ્ટમેન્ટ પ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે. સિનેમામાં 3D મૂવી જોતી વખતે, 3D ચશ્મા પણ પ્રકાશના ધ્રુવીકરણ માટે લાગુ પડે છે. ઓપ્ટિકલ કાર્યમાં રોકાયેલા લોકો માટે, ધ્રુવીકરણની સંપૂર્ણ સમજ અને વ્યવહારિક ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સમાં તેનો ઉપયોગ ઉત્પાદનો અને પ્રોજેક્ટ્સની સફળતાને પ્રોત્સાહન આપવામાં ખૂબ મદદરૂપ થશે. તેથી, આ લેખની શરૂઆતથી, અમે પ્રકાશના ધ્રુવીકરણને રજૂ કરવા માટે એક સરળ વર્ણનનો ઉપયોગ કરીશું, જેથી દરેકને ધ્રુવીકરણની ઊંડી સમજ હોય, અને કાર્યમાં વધુ સારી રીતે ઉપયોગ થાય.
2 ધ્રુવીકરણનું મૂળભૂત જ્ઞાન
કારણ કે તેમાં ઘણી બધી વિભાવનાઓ સામેલ છે, અમે તેમને તબક્કાવાર રજૂ કરવા માટે તેમને કેટલાક સારાંશમાં વહેંચીશું.
2.1 ધ્રુવીકરણનો ખ્યાલ
આપણે જાણીએ છીએ કે પ્રકાશ એક પ્રકારનું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે, નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર E અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર B હોય છે, જે એકબીજાને લંબરૂપ હોય છે. બે તરંગો પોતપોતાની દિશામાં ફરે છે અને પ્રચાર દિશા Z સાથે આડી રીતે પ્રચાર કરે છે.
કારણ કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજાને લંબરૂપ છે, તબક્કો સમાન છે, અને પ્રસારની દિશા સમાન છે, તેથી વ્યવહારમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના કંપનનું વિશ્લેષણ કરીને પ્રકાશના ધ્રુવીકરણનું વર્ણન કરવામાં આવે છે.
નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટર E એ Ex વેક્ટર અને Ey વેક્ટરમાં વિઘટિત થઈ શકે છે, અને કહેવાતા ધ્રુવીકરણ એ સમય અને અવકાશમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઘટકો Ex અને E ની ઓસિલેશન દિશાનું વિતરણ છે.
2.2 કેટલીક મૂળભૂત ધ્રુવીકરણ અવસ્થાઓ
A. લંબગોળ ધ્રુવીકરણ
લંબગોળ ધ્રુવીકરણ એ સૌથી મૂળભૂત ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ છે, જેમાં બે વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઘટકોમાં સતત તબક્કામાં તફાવત હોય છે (એક ઝડપથી પ્રસારિત થાય છે, એક ધીમો ફેલાવે છે), અને તબક્કાનો તફાવત π/2 ના પૂર્ણાંક ગુણાંક જેટલો નથી, અને કંપનવિસ્તાર સમાન અથવા અલગ બનો. જો તમે પ્રસરણની દિશામાં જુઓ છો, તો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વેક્ટરના અંતિમ બિંદુના માર્ગની સમોચ્ચ રેખા નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે લંબગોળ દોરશે:
B, રેખીય ધ્રુવીકરણ
રેખીય ધ્રુવીકરણ એ લંબગોળ ધ્રુવીકરણનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે, જ્યારે બે વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઘટકો તબક્કામાં તફાવત ધરાવતા નથી, ત્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટર એક જ સમતલમાં ઓસીલેટ થાય છે, જો પ્રસારની દિશા સાથે જોવામાં આવે તો, વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટર એન્ડપોઇન્ટ ટ્રેજેક્ટરી કોન્ટૂર એક સીધી રેખા છે. . જો બે ઘટકોમાં સમાન કંપનવિસ્તાર હોય, તો આ નીચેની આકૃતિમાં બતાવેલ 45 ડિગ્રી રેખીય ધ્રુવીકરણ છે.
C, ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ
વર્તુળાકાર ધ્રુવીકરણ એ લંબગોળ ધ્રુવીકરણનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ પણ છે, જ્યારે બે વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઘટકોમાં 90 ડિગ્રી તબક્કાનો તફાવત અને સમાન કંપનવિસ્તાર હોય છે, પ્રચારની દિશા સાથે, વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટરનો અંતિમ બિંદુનો માર્ગ એક વર્તુળ છે, જેમાં બતાવ્યા પ્રમાણે નીચેની આકૃતિ:
2.3 પ્રકાશ સ્ત્રોતનું ધ્રુવીકરણ વર્ગીકરણ
સામાન્ય પ્રકાશ સ્ત્રોતમાંથી સીધો ઉત્સર્જિત થયેલો પ્રકાશ એ અસંખ્ય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનો અનિયમિત સમૂહ છે, તેથી જ્યારે સીધું અવલોકન કરવામાં આવે ત્યારે પ્રકાશની તીવ્રતા કઈ દિશામાં પક્ષપાતી છે તે શોધી શકાતું નથી. આ પ્રકારની પ્રકાશ તરંગની તીવ્રતા કે જે બધી દિશામાં કંપન કરે છે તેને કુદરતી પ્રકાશ કહેવામાં આવે છે, તેમાં ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ અને તબક્કાના તફાવતનો રેન્ડમ ફેરફાર હોય છે, જેમાં પ્રકાશ તરંગોના પ્રસારની દિશાને લંબરૂપ તમામ સંભવિત કંપન દિશાઓ શામેલ હોય છે, ધ્રુવીકરણ દર્શાવતું નથી, તે ધ્રુવીકરણને અનુસરે છે. બિન-ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ. સામાન્ય કુદરતી પ્રકાશમાં સૂર્યપ્રકાશ, ઘરના બલ્બનો પ્રકાશ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
સંપૂર્ણ ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં સ્થિર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ઓસિલેશન દિશા હોય છે, અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના બે ઘટકોમાં સતત તબક્કામાં તફાવત હોય છે, જેમાં ઉપરોક્ત રેખીય ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ, લંબગોળ ધ્રુવીકરણ પ્રકાશ અને ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનો સમાવેશ થાય છે.
આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં કુદરતી પ્રકાશ અને ધ્રુવીકૃત પ્રકાશના બે ઘટકો હોય છે, જેમ કે લેસર બીમ જેનો આપણે વારંવાર ઉપયોગ કરીએ છીએ, જે ન તો સંપૂર્ણ ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ છે કે ન તો ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ છે, પછી તે આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનો છે. કુલ પ્રકાશની તીવ્રતામાં ધ્રુવીકૃત પ્રકાશના પ્રમાણને માપવા માટે, ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી (ડીઓપી) ની વિભાવના રજૂ કરવામાં આવી છે, જે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની તીવ્રતા અને કુલ પ્રકાશની તીવ્રતાનો ગુણોત્તર છે, જે અધ્રુવીકરણ માટે 0 થી 1,0 સુધીનો છે. પ્રકાશ, 1 સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ માટે. વધુમાં, રેખીય ધ્રુવીકરણ (DOLP) એ રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની તીવ્રતા અને કુલ પ્રકાશની તીવ્રતાનો ગુણોત્તર છે, જ્યારે પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ (DOCP) એ ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ પ્રકાશની તીવ્રતા અને કુલ પ્રકાશની તીવ્રતાનો ગુણોત્તર છે. જીવનમાં, સામાન્ય એલઇડી લાઇટ આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ બહાર કાઢે છે.
2.4 ધ્રુવીકરણ રાજ્યો વચ્ચે રૂપાંતરણ
ઘણા ઓપ્ટિકલ તત્વો બીમના ધ્રુવીકરણ પર અસર કરે છે, જે ક્યારેક વપરાશકર્તા દ્વારા અપેક્ષિત છે અને કેટલીકવાર અપેક્ષિત નથી. ઉદાહરણ તરીકે, જો પ્રકાશનો કિરણ પ્રતિબિંબિત થાય છે, તો તેનું ધ્રુવીકરણ સામાન્ય રીતે બદલાશે, કુદરતી પ્રકાશના કિસ્સામાં, પાણીની સપાટી દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે, તે આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ બની જશે.
જ્યાં સુધી બીમ પ્રતિબિંબિત થતું નથી અથવા કોઈપણ ધ્રુવીકરણ માધ્યમમાંથી પસાર થતું નથી, ત્યાં સુધી તેની ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ સ્થિર રહે છે. જો તમે બીમની ધ્રુવીકરણ સ્થિતિને માત્રાત્મક રીતે બદલવા માંગતા હો, તો તમે આમ કરવા માટે ધ્રુવીકરણ ઓપ્ટિકલ તત્વનો ઉપયોગ કરી શકો છો. ઉદાહરણ તરીકે, ક્વાર્ટર-વેવ પ્લેટ એ એક સામાન્ય ધ્રુવીકરણ તત્વ છે, જે બાયફ્રિન્જન્ટ ક્રિસ્ટલ સામગ્રીથી બનેલું છે, જે ઝડપી અક્ષ અને ધીમી ધરીની દિશાઓમાં વિભાજિત છે, અને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વેક્ટર સમાંતરના π/2 (90°) ના તબક્કામાં વિલંબ કરી શકે છે. ધીમી ધરી તરફ, જ્યારે ઝડપી અક્ષની સમાંતર વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટરમાં કોઈ વિલંબ થતો નથી, જેથી જ્યારે 45 ડિગ્રીના ધ્રુવીકરણ ખૂણા પર ક્વાર્ટર-વેવ પ્લેટ પર રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ આવે છે, ત્યારે તરંગ પ્લેટ દ્વારા પ્રકાશનો કિરણ બને છે. ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ, નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. પ્રથમ, કુદરતી પ્રકાશ રેખીય ધ્રુવીકરણ સાથે રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં બદલાય છે, અને પછી રેખીય ધ્રુવિત પ્રકાશ 1/4 તરંગલંબાઇમાંથી પસાર થાય છે અને ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ બની જાય છે, અને પ્રકાશની તીવ્રતા યથાવત છે.
એ જ રીતે, જ્યારે બીમ વિરુદ્ધ દિશામાં મુસાફરી કરે છે અને ગોળ ધ્રુવિત પ્રકાશ 45 ડિગ્રીના ધ્રુવીકરણ ખૂણા પર 1/4 પ્લેટને અથડાવે છે, ત્યારે પસાર થતો બીમ રેખીય રીતે ધ્રુવિત પ્રકાશ બની જાય છે.
રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશને અગાઉના લેખમાં ઉલ્લેખિત એકીકૃત ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને અધ્રુવિત પ્રકાશમાં બદલી શકાય છે. રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ એકીકૃત ગોળામાં પ્રવેશ્યા પછી, તે ગોળામાં ઘણી વખત પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને વિદ્યુત ક્ષેત્રનું સ્પંદન વિક્ષેપિત થાય છે, જેથી એકીકૃત ગોળાના આઉટપુટ છેડાને બિન-ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ મળી શકે.
2.5 P પ્રકાશ, S પ્રકાશ અને બ્રુસ્ટર એંગલ
પી-લાઇટ અને એસ-લાઇટ બંને રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત છે, એકબીજાની લંબ દિશામાં ધ્રુવીકરણ છે, અને બીમના પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનને ધ્યાનમાં લેતી વખતે તે ઉપયોગી છે. નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઘટનાના પ્લેન પર પ્રકાશનો કિરણ ચમકે છે, જે પ્રતિબિંબ અને વક્રીભવન બનાવે છે, અને ઘટનાના કિરણ અને સામાન્ય દ્વારા બનેલા વિમાનને ઘટના વિમાન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. P પ્રકાશ (સમાંતરનો પહેલો અક્ષર, જેનો અર્થ સમાંતર) એ પ્રકાશ છે જેની ધ્રુવીકરણની દિશા ઘટનાના સમતલની સમાંતર છે, અને S પ્રકાશ (સેનક્રેક્ટનો પ્રથમ અક્ષર, જેનો અર્થ ઊભી થાય છે) પ્રકાશ છે જેની ધ્રુવીકરણની દિશા ઘટનાના સમતલની લંબ છે.
સામાન્ય સંજોગોમાં, જ્યારે કુદરતી પ્રકાશનું પરાવર્તન થાય છે અને ડાઇલેક્ટ્રિક ઇન્ટરફેસ પર પ્રતિબિંબિત થાય છે, ત્યારે પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ અને વક્રીવર્તિત પ્રકાશ આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ હોય છે, માત્ર ત્યારે જ જ્યારે આકસ્મિક કોણ ચોક્કસ કોણ હોય, ત્યારે પ્રતિબિંબિત પ્રકાશની ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ ઘટનાને સંપૂર્ણપણે લંબરૂપ હોય છે. પ્લેન એસ ધ્રુવીકરણ, રીફ્રેક્ટેડ લાઇટની ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ ઘટના પ્લેન P ધ્રુવીકરણની લગભગ સમાંતર છે, આ સમયે ચોક્કસ ઘટના કોણને બ્રુસ્ટર એન્ગલ કહેવામાં આવે છે. જ્યારે પ્રકાશ બ્રુસ્ટર એંગલ પર બને છે, ત્યારે પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ અને વક્રીવર્તિત પ્રકાશ એકબીજાને લંબરૂપ હોય છે. આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ કરીને, રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.
3 નિષ્કર્ષ
આ પેપરમાં, અમે ઓપ્ટિકલ ધ્રુવીકરણનું મૂળભૂત જ્ઞાન રજૂ કરીએ છીએ, પ્રકાશ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે, તરંગની અસર સાથે, ધ્રુવીકરણ એ પ્રકાશ તરંગમાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વેક્ટરનું સ્પંદન છે. અમે ત્રણ મૂળભૂત ધ્રુવીકરણ અવસ્થાઓ રજૂ કરી છે, લંબગોળ ધ્રુવીકરણ, રેખીય ધ્રુવીકરણ અને વર્તુળાકાર ધ્રુવીકરણ, જેનો વારંવાર રોજિંદા કામમાં ઉપયોગ થાય છે. ધ્રુવીકરણની વિવિધ ડિગ્રી અનુસાર, પ્રકાશ સ્ત્રોતને બિન-ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ, આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ અને સંપૂર્ણ ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેને વ્યવહારમાં અલગ અને ભેદભાવ કરવાની જરૂર છે. ઉપરોક્ત કેટલાકના જવાબમાં.
સંપર્ક:
Email:info@pliroptics.com ;
ફોન/વોટ્સએપ/વેચેટ:86 19013265659
ઉમેરો:બિલ્ડીંગ 1, નંબર 1558, ઇન્ટેલિજન્સ રોડ, કિંગબાઇજીઆંગ, ચેંગડુ, સિચુઆન, ચીન
પોસ્ટ સમય: મે-27-2024
