1 A fény polarizációja
A fénynek három alapvető tulajdonsága van, nevezetesen a hullámhossz, az intenzitás és a polarizáció. A fény hullámhossza könnyen érthető, példának vesszük a közös látható fényt, a hullámhossz-tartomány 380-780 nm. A fény intenzitása is könnyen érthető, és hogy egy fénysugár erős vagy gyenge, az a teljesítmény nagyságával jellemezhető. Ezzel szemben a fényre jellemző polarizáció a fény elektromos térvektorának rezgésirányának leírása, amely nem látható és nem tapintható, így általában nem könnyű megérteni, azonban a valóságban a fényre jellemző polarizáció. szintén nagyon fontos, és az életben nagyon sokrétű felhasználási területtel rendelkezik, mint például a folyadékkristályos kijelző, amelyet minden nap látunk, a polarizációs technológiát a színes megjelenítés és a kontraszt beállítására használják. Ha moziban 3D-s filmeket néz, a 3D-s szemüveget a fény polarizációjára is alkalmazzák. Az optikai munkával foglalkozók számára a polarizáció és a gyakorlati optikai rendszerekben való alkalmazásának teljes megértése nagy segítséget jelent a termékek és projektek sikerének elősegítésében. Ezért e cikk elejétől egy egyszerű leírást használunk a fény polarizációjának bemutatására, hogy mindenki mélyen megértse a polarizációt, és jobban tudja használni a munkában.
2 Polarizációs alapismeretek
Mivel sok fogalomról van szó, több összefoglalásra bontjuk őket, hogy lépésről lépésre bemutathassuk őket.
2.1 A polarizáció fogalma
Tudjuk, hogy a fény egyfajta elektromágneses hullám, ahogy az alábbi ábrán is látható, az elektromágneses hullám E elektromos mezőből és B mágneses mezőből áll, amelyek merőlegesek egymásra. A két hullám a saját irányában oszcillál, és vízszintesen terjed a Z terjedési irány mentén.
Mivel az elektromos tér és a mágneses tér merőleges egymásra, a fázis azonos, a terjedés iránya azonos, így a fény polarizációját az elektromos tér rezgésének gyakorlati elemzésével írjuk le.
Az alábbi ábrán látható módon az E elektromos térvektor Ex vektorra és Ey vektorra bontható, az úgynevezett polarizáció pedig az Ex és Ey elektromos térkomponensek rezgésirányának térbeli és időbeli eloszlása.
2.2 Számos alapvető polarizációs állapot
A. Elliptikus polarizáció
Az elliptikus polarizáció a legalapvetőbb polarizációs állapot, amelyben két elektromos térkomponens állandó fáziskülönbséggel rendelkezik (az egyik gyorsabban, a másik lassabban terjed), és a fáziskülönbség nem egyenlő π/2 egész számú többszörösével, és az amplitúdója legyen azonos vagy különböző. Ha a terjedési irány mentén nézünk, az elektromos térvektor végponti pályájának szintvonala ellipszist rajzol, az alábbiak szerint:
B, lineáris polarizáció
A lineáris polarizáció az elliptikus polarizáció egy speciális formája, amikor a két elektromos térkomponens nem fáziskülönbség, az elektromos térvektor ugyanabban a síkban oszcillál, ha a terjedési irány mentén nézzük, az elektromos térvektor végpont pályakontúrja egyenes vonal . Ha a két komponens amplitúdója azonos, akkor ez az alábbi ábrán látható 45 fokos lineáris polarizáció.
C, cirkuláris polarizáció
A körpolarizáció is az elliptikus polarizáció egy speciális formája, amikor a két elektromos térkomponens 90 fokos fáziskülönbséggel és azonos amplitúdóval rendelkezik, a terjedési irány mentén az elektromos térvektor végponti pályája egy kör, amint az a következő ábra:
2.3 A fényforrás polarizációs osztályozása
A közönséges fényforrásból közvetlenül kibocsátott fény számtalan polarizált fény szabálytalan halmaza, így közvetlenül megfigyelve nem lehet megállapítani, hogy a fény intenzitása milyen irányban torzul. Az ilyen, minden irányban rezgő fényhullám intenzitást természetes fénynek nevezzük, polarizációs állapota és fáziskülönbsége véletlenszerűen változik, beleértve a fényhullám terjedési irányára merőleges összes lehetséges rezgésirányt, nem mutat polarizációt, a nem polarizált fény. A közös természetes fény magában foglalja a napfényt, a háztartási izzók fényét és így tovább.
A teljesen polarizált fénynek stabil elektromágneses hullámoszcillációs iránya van, az elektromos tér két komponense pedig állandó fáziskülönbséggel rendelkezik, amely magában foglalja a fent említett lineáris polarizált fényt, elliptikusan polarizált fényt és körkörös polarizált fényt.
A részlegesen polarizált fénynek két összetevője van, a természetes fény és a polarizált fény, ilyen például az általunk gyakran használt lézersugár, amely nem teljesen polarizált és nem polarizált fény, akkor a részben polarizált fényhez tartozik. A polarizált fény teljes fényintenzitáson belüli arányának számszerűsítésére bevezetik a polarizációs fok (DOP) fogalmát, amely a polarizált fény intenzitásának a teljes fényintenzitáshoz viszonyított aránya, amely 0 és 1,0 között van a nem polarizált fény esetében. fény, 1 a teljesen polarizált fényhez. Ezenkívül a lineáris polarizáció (DOLP) a lineárisan polarizált fényintenzitás és a teljes fényintenzitás aránya, míg a cirkuláris polarizáció (DOCP) a cirkulárisan polarizált fényintenzitás és a teljes fényintenzitás aránya. Az életben a szokásos LED-lámpák részben polarizált fényt bocsátanak ki.
2.4 Konverzió a polarizációs állapotok között
Számos optikai elem hatással van a sugár polarizációjára, amit a felhasználó néha elvár, néha pedig nem. Például, ha egy fénysugár visszaverődik, annak polarizációja általában megváltozik, természetes fény esetén a vízfelszínről visszaverődő fénynél részlegesen polarizált fénnyé válik.
Amíg a nyaláb nem verődik vissza, vagy nem halad át semmilyen polarizáló közegen, a polarizációs állapota stabil marad. Ha a nyaláb polarizációs állapotát mennyiségileg szeretné megváltoztatni, akkor erre használhatja a polarizációs optikai elemet. Például a negyedhullámú lemez egy közös polarizációs elem, amely kettős törő kristályanyagból készül, gyors tengelyre és lassú tengely irányokra osztva, és késleltetheti a párhuzamos elektromos térvektor π/2 (90°) fázisát. a lassú tengelyre, míg a gyors tengellyel párhuzamos elektromos térvektornak nincs késleltetése, így ha lineárisan polarizált fény a negyedhullámlemezre 45 fokos polarizációs szöggel esik, a hullámlemezen áthaladó fénysugár körkörösen polarizált fényt, ahogy az alábbi ábrán látható. Először a természetes fényt lineárisan polarizált fénnyé változtatjuk a lineáris polarizátorral, majd a lineárisan polarizált fény 1/4 hullámhosszon áthaladva körkörösen polarizált fénnyé válik, a fényintenzitás pedig változatlan.
Hasonlóképpen, amikor a sugár az ellenkező irányba halad, és a körkörösen polarizált fény 45 fokos polarizációs szögben éri az 1/4 lemezt, a tompított fény lineárisan polarizált fénnyé válik.
A lineárisan polarizált fény polarizálatlan fénnyé változtatható az előző cikkben említett integráló gömb segítségével. Miután a lineárisan polarizált fény az integráló gömbbe kerül, többször visszaverődik a gömbben, és az elektromos tér rezgése megszakad, így az integráló gömb kimeneti vége nem polarizált fényt kaphat.
2,5 P light, S light és Brewster Angle
Mind a P-light, mind az S-light lineárisan polarizált, egymásra merőleges irányban polarizált, és hasznosak a sugár visszaverődésének és törésének figyelembevételekor. Amint az alábbi ábrán látható, egy fénysugár világít a beeső síkon, visszaverődést és törést képezve, a beeső sugár és a normál által alkotott síkot pedig beeső síknak definiáljuk. A P fény (Parallel első betűje, azaz párhuzamos) olyan fény, amelynek polarizációs iránya párhuzamos a beesési síkkal, az S fény (Senkrecht első betűje, jelentése függőleges) pedig olyan fény, amelynek polarizációs iránya merőleges a beesési síkra.
Normál körülmények között, amikor a természetes fény visszaverődik és megtörik a dielektromos határfelületen, a visszavert fény és a megtört fény részben polarizált fény, csak ha a beesési szög egy meghatározott szög, a visszavert fény polarizációs állapota teljesen merőleges a beeső fényre. S sík polarizáció, a megtört fény polarizációs állapota közel párhuzamos a beeső P sík polarizációval, ekkor a fajlagos beesési szöget Brewster-szögnek nevezzük. Ha a fény a Brewster-szögnél esik, a visszavert fény és a megtört fény merőleges egymásra. Ezzel a tulajdonsággal lineárisan polarizált fény állítható elő.
3 Következtetés
Ebben a cikkben bemutatjuk az optikai polarizáció alapismereteit, a fény egy elektromágneses hullám, hullámhatású, a polarizáció az elektromos térvektor rezgése a fényhullámban. Három alapvető polarizációs állapotot vezettünk be, az elliptikus polarizációt, a lineáris polarizációt és a cirkuláris polarizációt, amelyeket gyakran használnak a mindennapi munkában. A különböző polarizációs fok szerint a fényforrás felosztható nem polarizált fényre, részlegesen polarizált fényre és teljesen polarizált fényre, amelyeket a gyakorlatban meg kell különböztetni és megkülönböztetni. A fenti többre reagálva.
Érintkezés:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Hozzáadás: 1. épület, No.1558, hírszerző út, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kína
Feladás időpontja: 2024. május 27
