1 Polarizacija svjetlosti
Svjetlost ima tri osnovna svojstva, a to su valna duljina, intenzitet i polarizacija. Valnu duljinu svjetlosti je lako razumjeti, uzimajući uobičajenu vidljivu svjetlost kao primjer, raspon valnih duljina je 380~780nm. Intenzitet svjetlosti je također lako razumjeti, a je li snop svjetlosti jak ili slab može se okarakterizirati veličinom snage. Nasuprot tome, polarizacijska karakteristika svjetlosti je opis smjera vibracije vektora električnog polja svjetlosti, koji se ne može vidjeti i dodirnuti, pa je obično nije lako razumjeti, međutim, u stvarnosti, polarizacijska karakteristika svjetlosti također je vrlo važna i ima širok raspon primjena u životu, kao što je zaslon s tekućim kristalima koji vidimo svaki dan, tehnologija polarizacije koristi se za postizanje prikaza boja i podešavanja kontrasta. Prilikom gledanja 3D filmova u kinu, 3D naočale se također primjenjuju na polarizaciju svjetla. Za one koji se bave optičkim radom, potpuno razumijevanje polarizacije i njene primjene u praktičnim optičkim sustavima bit će od velike pomoći u promicanju uspjeha proizvoda i projekata. Stoga ćemo od početka ovog članka koristiti jednostavan opis kako bismo predstavili polarizaciju svjetlosti, tako da svatko ima duboko razumijevanje polarizacije i bolje korištenje u radu.
2 Osnovna znanja o polarizaciji
Budući da je uključeno mnogo pojmova, podijelit ćemo ih u nekoliko sažetaka kako bismo ih predstavili korak po korak.
2.1 Pojam polarizacije
Znamo da je svjetlost vrsta elektromagnetskog vala, kao što je prikazano na sljedećoj slici, elektromagnetski val sastoji se od električnog polja E i magnetskog polja B, koji su okomiti jedno na drugo. Dva vala osciliraju u svojim smjerovima i šire se horizontalno duž smjera širenja Z.
Budući da su električno i magnetsko polje okomiti jedno na drugo, faza je ista, a smjer širenja isti, pa se polarizacija svjetlosti opisuje analizom titranja električnog polja u praksi.
Kao što je prikazano na donjoj slici, vektor električnog polja E se može rastaviti na Ex vektor i Ey vektor, a takozvana polarizacija je raspodjela smjera osciliranja komponenata električnog polja Ex i Ey u vremenu i prostoru.
2.2 Nekoliko osnovnih polarizacijskih stanja
A. Eliptična polarizacija
Eliptična polarizacija je najosnovnije stanje polarizacije, u kojem dvije komponente električnog polja imaju konstantnu faznu razliku (jedna se širi brže, druga se širi sporije), a fazna razlika nije jednaka cijelom umnošku od π/2, a amplituda može biti isti ili različiti. Ako pogledate u smjeru širenja, konturna linija trajektorije krajnje točke vektora električnog polja nacrtat će elipsu, kao što je prikazano u nastavku:
B, linearna polarizacija
Linearna polarizacija je poseban oblik eliptične polarizacije, kada dvije komponente električnog polja nisu fazna razlika, vektor električnog polja oscilira u istoj ravnini, ako se gleda duž smjera širenja, kontura putanje krajnje točke vektora električnog polja je ravna linija . Ako dvije komponente imaju istu amplitudu, to je linearna polarizacija od 45 stupnjeva prikazana na donjoj slici.
C, kružna polarizacija
Kružna polarizacija također je poseban oblik eliptične polarizacije, kada dvije komponente električnog polja imaju faznu razliku od 90 stupnjeva i istu amplitudu, duž smjera širenja, trajektorija krajnje točke vektora električnog polja je krug, kao što je prikazano na sljedeća slika:
2.3 Polarizacijska klasifikacija izvora svjetlosti
Svjetlost koju emitira izravno iz običnog izvora svjetlosti je nepravilan skup bezbrojnih polariziranih svjetlosti, tako da se ne može pronaći u kojem smjeru je intenzitet svjetlosti pristran kada se izravno promatra. Ovakav intenzitet svjetlosnog vala koji vibrira u svim smjerovima naziva se prirodnim svjetlom, ima slučajnu promjenu stanja polarizacije i faznu razliku, uključujući sve moguće smjerove vibracija okomito na smjer širenja svjetlosnog vala, ne pokazuje polarizaciju, pripada nepolarizirana svjetlost. Uobičajena prirodna svjetlost uključuje sunčevu svjetlost, svjetlost kućanskih žarulja i tako dalje.
Potpuno polarizirana svjetlost ima stabilan smjer titranja elektromagnetskog vala, a dvije komponente električnog polja imaju konstantnu faznu razliku, što uključuje gore spomenutu linearnu polariziranu svjetlost, eliptično polariziranu svjetlost i kružno polariziranu svjetlost.
Djelomično polarizirano svjetlo ima dvije komponente prirodnog svjetla i polariziranog svjetla, kao što je laserska zraka koju često koristimo, a koja nije ni potpuno polarizirana ni nepolarizirana svjetlost, tada spada u djelomično polariziranu svjetlost. Kako bi se kvantificirao udio polariziranog svjetla u ukupnom intenzitetu svjetla, uvodi se koncept stupnja polarizacije (DOP), koji je omjer intenziteta polariziranog svjetla prema ukupnom intenzitetu svjetla, u rasponu od 0 do 1,0 za nepolarizirano svjetlo, 1 za potpuno polarizirano svjetlo. Osim toga, linearna polarizacija (DOLP) je omjer intenziteta linearno polariziranog svjetla i ukupnog intenziteta svjetla, dok je kružna polarizacija (DOCP) omjer intenziteta cirkularno polariziranog svjetla i ukupnog intenziteta svjetla. U životu, uobičajena LED svjetla emitiraju djelomično polariziranu svjetlost.
2.4 Pretvorba između polarizacijskih stanja
Mnogi optički elementi utječu na polarizaciju snopa, što korisnik ponekad očekuje, a ponekad ne očekuje. Na primjer, ako se zraka svjetlosti reflektira, njena polarizacija će se obično promijeniti, u slučaju prirodne svjetlosti, koja se reflektira kroz površinu vode, to će postati djelomično polarizirana svjetlost.
Sve dok se zraka ne reflektira ili prolazi kroz bilo koji polarizacijski medij, njezino polarizacijsko stanje ostaje stabilno. Ako želite kvantitativno promijeniti stanje polarizacije zrake, za to možete koristiti polarizacijski optički element. Na primjer, četvrtvalna ploča je uobičajeni polarizacijski element, koji je napravljen od dvolomnog kristalnog materijala, podijeljen na brze osi i spore osi, i može odgoditi fazu od π/2 (90°) paralelnog vektora električnog polja na sporu os, dok vektor električnog polja paralelan s brzom osi nema kašnjenja, tako da kada linearno polarizirana svjetlost upadne na četvrtvalnu ploču pod polarizacijskim kutom od 45 stupnjeva, zraka svjetlosti kroz valnu ploču postaje cirkularno polarizirano svjetlo, kao što je prikazano na donjem dijagramu. Prvo se prirodno svjetlo mijenja u linearno polarizirano svjetlo s linearnim polarizatorom, a zatim linearno polarizirano svjetlo prolazi kroz 1/4 valne duljine i postaje cirkularno polarizirano svjetlo, a intenzitet svjetla ostaje nepromijenjen.
Slično, kada zraka putuje u suprotnom smjeru i cirkularno polarizirana svjetlost pogodi ploču od 1/4 pod polarizacijskim kutom od 45 stupnjeva, prolazna zraka postaje linearno polarizirana svjetlost.
Linearno polarizirana svjetlost može se promijeniti u nepolariziranu pomoću integrirajuće sfere spomenute u prethodnom članku. Nakon što linearno polarizirana svjetlost uđe u integrirajuću sferu, reflektira se nekoliko puta u sferi, a vibracija električnog polja je poremećena, tako da izlazni kraj integrirajuće sfere može dobiti nepolariziranu svjetlost.
2.5 P svjetlo, S svjetlo i Brewsterov kut
I P-svjetlo i S-svjetlo su linearno polarizirane, polarizirane u okomitim smjerovima jedna na drugu, i korisne su kada se razmatra refleksija i lom zrake. Kao što je prikazano na donjoj slici, zraka svjetlosti obasjava upadnu ravninu, stvarajući refleksiju i lom, a ravnina koju čine upadna zraka i normala definirana je kao upadna ravnina. P svjetlost (prvo slovo od Parallel, što znači paralelno) je svjetlost čiji je smjer polarizacije paralelan s ravninom upada, a S svjetlost (prvo slovo od Senkrecht, što znači okomito) je svjetlost čiji je smjer polarizacije okomit na ravninu upada.
U normalnim okolnostima, kada se prirodno svjetlo reflektira i lomi na dielektričnom sučelju, reflektirano svjetlo i lomljeno svjetlo su djelomično polarizirano svjetlo, samo kada je kut upada određeni kut, stanje polarizacije reflektiranog svjetla potpuno je okomito na upadnu svjetlost. polarizacija u ravnini S, stanje polarizacije lomljene svjetlosti je gotovo paralelno s polarizacijom upadne ravnine P, u ovom trenutku specifični upadni kut naziva se Brewsterov kut. Kada svjetlost pada pod Brewsterovim kutom, reflektirana svjetlost i lomljena svjetlost su okomite jedna na drugu. Pomoću ovog svojstva može se proizvesti linearno polarizirana svjetlost.
3 Zaključak
U ovom radu uvodimo osnovna znanja o optičkoj polarizaciji, svjetlost je elektromagnetski val, s valnim efektom, polarizacija je vibracija vektora električnog polja u svjetlosnom valu. Uveli smo tri osnovna stanja polarizacije, eliptičnu polarizaciju, linearnu polarizaciju i kružnu polarizaciju, koja se često koriste u svakodnevnom radu. Prema različitom stupnju polarizacije, izvor svjetlosti se može podijeliti na nepolariziranu svjetlost, djelomično polariziranu svjetlost i potpuno polariziranu svjetlost, koje je u praksi potrebno razlikovati i razlikovati. Kao odgovor na gore navedeno nekoliko.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Dodaj: Zgrada 1, br. 1558, obavještajna cesta, qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kina
Vrijeme objave: 27. svibnja 2024
