1 प्रकाश का ध्रुवीकरण
प्रकाश के तीन मूल गुण हैं, अर्थात् तरंग दैर्ध्य, तीव्रता और ध्रुवीकरण। प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को समझना आसान है, सामान्य दृश्य प्रकाश को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, तरंग दैर्ध्य सीमा 380 ~ 780 एनएम है। प्रकाश की तीव्रता को समझना भी आसान है, और प्रकाश की किरण मजबूत है या कमजोर, इसकी शक्ति के आकार से पता लगाया जा सकता है। इसके विपरीत, प्रकाश की ध्रुवीकरण विशेषता प्रकाश के विद्युत क्षेत्र वेक्टर की कंपन दिशा का वर्णन है, जिसे देखा या छुआ नहीं जा सकता है, इसलिए आमतौर पर इसे समझना आसान नहीं है, हालांकि, वास्तव में, प्रकाश की ध्रुवीकरण विशेषता है यह भी बहुत महत्वपूर्ण है, और जीवन में इसके अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, जैसे कि लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले जो हम हर दिन देखते हैं, ध्रुवीकरण तकनीक का उपयोग रंग प्रदर्शन और कंट्रास्ट समायोजन प्राप्त करने के लिए किया जाता है। सिनेमाघर में 3डी फिल्में देखते समय प्रकाश के ध्रुवीकरण के लिए 3डी चश्मे का भी उपयोग किया जाता है। ऑप्टिकल कार्य में लगे लोगों के लिए, ध्रुवीकरण की पूरी समझ और व्यावहारिक ऑप्टिकल सिस्टम में इसका अनुप्रयोग उत्पादों और परियोजनाओं की सफलता को बढ़ावा देने में बहुत सहायक होगा। इसलिए, इस लेख की शुरुआत से, हम प्रकाश के ध्रुवीकरण का परिचय देने के लिए एक सरल विवरण का उपयोग करेंगे, ताकि हर किसी को ध्रुवीकरण की गहरी समझ हो, और काम में इसका बेहतर उपयोग हो सके।
2 ध्रुवीकरण का बुनियादी ज्ञान
चूँकि इसमें कई अवधारणाएँ शामिल हैं, हम उन्हें चरण दर चरण प्रस्तुत करने के लिए कई सारांशों में विभाजित करेंगे।
2.1 ध्रुवीकरण की अवधारणा
हम जानते हैं कि प्रकाश एक प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग है, जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है, विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत क्षेत्र E और चुंबकीय क्षेत्र B होते हैं, जो एक दूसरे के लंबवत होते हैं। दोनों तरंगें अपनी-अपनी दिशाओं में दोलन करती हैं और प्रसार दिशा Z के अनुदिश क्षैतिज रूप से फैलती हैं।
क्योंकि विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत हैं, चरण समान है, और प्रसार की दिशा समान है, इसलिए व्यवहार में विद्युत क्षेत्र के कंपन का विश्लेषण करके प्रकाश के ध्रुवीकरण का वर्णन किया जाता है।
जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, विद्युत क्षेत्र वेक्टर ई को एक्स वेक्टर और आई वेक्टर में विघटित किया जा सकता है, और तथाकथित ध्रुवीकरण समय और स्थान के साथ विद्युत क्षेत्र घटकों एक्स और आई की दोलन दिशा का वितरण है।
2.2 कई बुनियादी ध्रुवीकरण स्थितियाँ
ए. अण्डाकार ध्रुवीकरण
अण्डाकार ध्रुवीकरण सबसे बुनियादी ध्रुवीकरण अवस्था है, जिसमें दो विद्युत क्षेत्र घटकों में एक स्थिर चरण अंतर होता है (एक तेजी से फैलता है, एक धीमी गति से फैलता है), और चरण अंतर π/2 के पूर्णांक गुणक के बराबर नहीं होता है, और आयाम हो सकता है एक जैसा हो या अलग. यदि आप प्रसार की दिशा को देखते हैं, तो विद्युत क्षेत्र वेक्टर के अंतिम बिंदु प्रक्षेपवक्र की समोच्च रेखा एक दीर्घवृत्त खींचेगी, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:
बी, रैखिक ध्रुवीकरण
रैखिक ध्रुवीकरण अण्डाकार ध्रुवीकरण का एक विशेष रूप है, जब दो विद्युत क्षेत्र घटक चरण अंतर नहीं होते हैं, तो विद्युत क्षेत्र वेक्टर एक ही विमान में दोलन करता है, यदि प्रसार की दिशा के साथ देखा जाए, तो विद्युत क्षेत्र वेक्टर समापन बिंदु प्रक्षेपवक्र समोच्च एक सीधी रेखा है . यदि दोनों घटकों का आयाम समान है, तो यह नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया 45 डिग्री रैखिक ध्रुवीकरण है।
सी, गोलाकार ध्रुवीकरण
वृत्ताकार ध्रुवीकरण भी अण्डाकार ध्रुवीकरण का एक विशेष रूप है, जब दो विद्युत क्षेत्र घटकों में 90 डिग्री का चरण अंतर और समान आयाम होता है, प्रसार की दिशा के साथ, विद्युत क्षेत्र वेक्टर का अंतिम बिंदु प्रक्षेपवक्र एक वृत्त होता है, जैसा कि दिखाया गया है निम्नलिखित चित्र:
2.3 प्रकाश स्रोत का ध्रुवीकरण वर्गीकरण
सामान्य प्रकाश स्रोत से सीधे उत्सर्जित प्रकाश अनगिनत ध्रुवीकृत प्रकाश का एक अनियमित सेट है, इसलिए सीधे देखने पर यह पता नहीं चल पाता है कि प्रकाश की तीव्रता किस दिशा में पक्षपाती है। इस प्रकार की प्रकाश तरंग की तीव्रता जो सभी दिशाओं में कंपन करती है, प्राकृतिक प्रकाश कहलाती है, इसमें ध्रुवीकरण की स्थिति और चरण अंतर का एक यादृच्छिक परिवर्तन होता है, जिसमें प्रकाश तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत सभी संभावित कंपन दिशाएँ शामिल होती हैं, ध्रुवीकरण नहीं दिखाता है, के अंतर्गत आता है गैर-ध्रुवीकृत प्रकाश. सामान्य प्राकृतिक प्रकाश में सूर्य का प्रकाश, घरेलू बल्बों से निकलने वाला प्रकाश इत्यादि शामिल हैं।
पूरी तरह से ध्रुवीकृत प्रकाश में एक स्थिर विद्युत चुम्बकीय तरंग दोलन दिशा होती है, और विद्युत क्षेत्र के दो घटकों में एक स्थिर चरण अंतर होता है, जिसमें उपर्युक्त रैखिक ध्रुवीकृत प्रकाश, अण्डाकार ध्रुवीकृत प्रकाश और गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश शामिल होते हैं।
आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश में प्राकृतिक प्रकाश और ध्रुवीकृत प्रकाश के दो घटक होते हैं, जैसे कि लेजर बीम जिसका हम अक्सर उपयोग करते हैं, जो न तो पूरी तरह से ध्रुवीकृत प्रकाश है और न ही गैर-ध्रुवीकृत प्रकाश है, तो यह आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश से संबंधित है। कुल प्रकाश तीव्रता में ध्रुवीकृत प्रकाश के अनुपात को मापने के लिए, ध्रुवीकरण की डिग्री (डीओपी) की अवधारणा पेश की गई है, जो ध्रुवीकृत प्रकाश तीव्रता का कुल प्रकाश तीव्रता का अनुपात है, जो अध्रुवित के लिए 0 से 1,0 तक है। प्रकाश, 1 पूरी तरह से ध्रुवीकृत प्रकाश के लिए। इसके अलावा, रैखिक ध्रुवीकरण (डीओएलपी) रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश की तीव्रता और कुल प्रकाश की तीव्रता का अनुपात है, जबकि गोलाकार ध्रुवीकरण (डीओसीपी) गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश की तीव्रता और कुल प्रकाश की तीव्रता का अनुपात है। जीवन में, सामान्य एलईडी लाइटें आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश उत्सर्जित करती हैं।
2.4 ध्रुवीकरण राज्यों के बीच रूपांतरण
कई ऑप्टिकल तत्व किरण के ध्रुवीकरण पर प्रभाव डालते हैं, जिसकी कभी-कभी उपयोगकर्ता को उम्मीद होती है और कभी-कभी इसकी उम्मीद नहीं होती है। उदाहरण के लिए, यदि प्रकाश की किरण परावर्तित होती है, तो इसका ध्रुवीकरण आमतौर पर बदल जाएगा, प्राकृतिक प्रकाश के मामले में, पानी की सतह से परावर्तित होने पर, यह आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश बन जाएगा।
जब तक किरण परावर्तित नहीं होती या किसी ध्रुवीकरण माध्यम से नहीं गुजरती, तब तक इसकी ध्रुवीकरण स्थिति स्थिर रहती है। यदि आप बीम की ध्रुवीकरण स्थिति को मात्रात्मक रूप से बदलना चाहते हैं, तो आप ऐसा करने के लिए ध्रुवीकरण ऑप्टिकल तत्व का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक क्वार्टर-वेव प्लेट एक सामान्य ध्रुवीकरण तत्व है, जो द्विअर्थी क्रिस्टल सामग्री से बना है, जो तेज अक्ष और धीमी अक्ष दिशाओं में विभाजित है, और विद्युत क्षेत्र वेक्टर समानांतर के π/2 (90°) के चरण में देरी कर सकता है। धीमी धुरी पर, जबकि तेज धुरी के समानांतर विद्युत क्षेत्र वेक्टर में कोई देरी नहीं होती है, ताकि जब रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश 45 डिग्री के ध्रुवीकरण कोण पर क्वार्टर-वेव प्लेट पर आपतित हो, तो तरंग प्लेट के माध्यम से प्रकाश की किरण बन जाती है गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। सबसे पहले, प्राकृतिक प्रकाश को रैखिक ध्रुवीकरण के साथ रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश में बदल दिया जाता है, और फिर रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश 1/4 तरंग दैर्ध्य से गुजरता है और गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश में बदल जाता है, और प्रकाश की तीव्रता अपरिवर्तित रहती है।
इसी प्रकार, जब किरण विपरीत दिशा में यात्रा करती है और गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश 45 डिग्री ध्रुवीकरण कोण पर 1/4 प्लेट से टकराता है, तो गुजरने वाली किरण रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश बन जाती है।
पिछले लेख में उल्लिखित एकीकृत क्षेत्र का उपयोग करके रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश को अध्रुवीकृत प्रकाश में बदला जा सकता है। रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश एकीकृत क्षेत्र में प्रवेश करने के बाद, यह क्षेत्र में कई बार परावर्तित होता है, और विद्युत क्षेत्र का कंपन बाधित होता है, ताकि एकीकृत क्षेत्र के आउटपुट छोर को गैर-ध्रुवीकृत प्रकाश मिल सके।
2.5 पी लाइट, एस लाइट और ब्रूस्टर एंगल
पी-लाइट और एस-लाइट दोनों रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होते हैं, एक दूसरे के लंबवत दिशाओं में ध्रुवीकृत होते हैं, और किरण के प्रतिबिंब और अपवर्तन पर विचार करते समय वे उपयोगी होते हैं। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, प्रकाश की एक किरण आपतित तल पर चमकती है, जिससे परावर्तन और अपवर्तन होता है, और आपतित किरण और अभिलंब द्वारा निर्मित तल को आपतित तल के रूप में परिभाषित किया जाता है। पी प्रकाश (पैरेलल का पहला अक्षर, जिसका अर्थ है समानांतर) वह प्रकाश है जिसकी ध्रुवीकरण दिशा आपतन तल के समानांतर है, और एस प्रकाश (सेनक्रेख्त का पहला अक्षर, जिसका अर्थ है लंबवत) वह प्रकाश है जिसकी ध्रुवीकरण दिशा आपतन तल के लंबवत है।
सामान्य परिस्थितियों में, जब प्राकृतिक प्रकाश ढांकता हुआ इंटरफ़ेस पर प्रतिबिंबित और अपवर्तित होता है, तो परावर्तित प्रकाश और अपवर्तित प्रकाश आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश होता है, केवल जब घटना कोण एक विशिष्ट कोण होता है, तो परावर्तित प्रकाश की ध्रुवीकरण स्थिति पूरी तरह से घटना के लंबवत होती है समतल S ध्रुवीकरण, अपवर्तित प्रकाश की ध्रुवीकरण अवस्था आपतित समतल P ध्रुवीकरण के लगभग समानांतर होती है, इस समय विशिष्ट आपतन कोण को ब्रूस्टर कोण कहा जाता है। जब ब्रूस्टर कोण पर प्रकाश आपतित होता है, तो परावर्तित प्रकाश और अपवर्तित प्रकाश एक दूसरे के लंबवत होते हैं। इस गुण का उपयोग करके, रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश उत्पन्न किया जा सकता है।
3 निष्कर्ष
इस पेपर में, हम ऑप्टिकल ध्रुवीकरण के बुनियादी ज्ञान का परिचय देते हैं, प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, तरंग प्रभाव के साथ, ध्रुवीकरण प्रकाश तरंग में विद्युत क्षेत्र वेक्टर का कंपन है। हमने तीन बुनियादी ध्रुवीकरण अवस्थाएँ, अण्डाकार ध्रुवीकरण, रैखिक ध्रुवीकरण और गोलाकार ध्रुवीकरण पेश की हैं, जिनका उपयोग अक्सर दैनिक कार्यों में किया जाता है। ध्रुवीकरण की विभिन्न डिग्री के अनुसार, प्रकाश स्रोत को गैर-ध्रुवीकृत प्रकाश, आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश और पूरी तरह से ध्रुवीकृत प्रकाश में विभाजित किया जा सकता है, जिसे व्यवहार में अलग और भेदभाव करने की आवश्यकता होती है। उपरोक्त कई के जवाब में.
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पोस्ट समय: मई-27-2024
