ידע בסיסי בקיטוב אופטי

1 קיטוב של אור

לאור שלוש תכונות בסיסיות, כלומר אורך גל, עוצמה וקיטוב. קל להבין את אורך הגל של האור, אם לוקחים את האור הנראה הנפוץ כדוגמה, טווח אורך הגל הוא 380 ~ 780 ננומטר. קל להבין גם את עוצמת האור, והאם אלומת אור חזקה או חלשה יכולה להתאפיין בגודל הכוח. לעומת זאת, מאפיין הקיטוב של האור הוא תיאור כיוון הרטט של וקטור השדה החשמלי של האור, שלא ניתן לראות ולגעת בו, כך שבדרך כלל לא קל להבין, אולם במציאות, את הקיטוב המאפיין אור. הוא גם חשוב מאוד, ויש לו מגוון רחב של יישומים בחיים, כגון תצוגת הגביש הנוזלי שאנו רואים מדי יום, טכנולוגיית הקיטוב משמשת להשגת תצוגת צבע והתאמת ניגודיות. בעת צפייה בסרטי תלת מימד בקולנוע, משקפי התלת מימד מופעלים גם על קיטוב האור. לעוסקים בעבודה אופטית, הבנה מלאה של הקיטוב ויישומו במערכות אופטיות מעשיות תעזור מאוד בקידום הצלחתם של מוצרים ופרויקטים. לכן, מתחילת מאמר זה, נשתמש בתיאור פשוט כדי להציג את הקיטוב של האור, כך שלכולם תהיה הבנה עמוקה של הקיטוב, ושימוש טוב יותר בעבודה.

2 ידע בסיסי בקיטוב

מכיוון שיש הרבה מושגים מעורבים, נחלק אותם למספר סיכומים כדי להציג אותם צעד אחר צעד.

2.1 מושג הקיטוב

אנו יודעים שאור הוא סוג של גל אלקטרומגנטי, כפי שמוצג באיור הבא, גל אלקטרומגנטי מורכב משדה חשמלי E ושדה מגנטי B, הניצבים זה לזה. שני הגלים מתנודדים לכיוונים שלהם ומתפשטים אופקית לאורך כיוון ההתפשטות Z.

מכיוון שהשדה החשמלי והשדה המגנטי מאונכים זה לזה, הפאזה זהה, וכיוון ההתפשטות זהה, ולכן קיטוב האור מתואר על ידי ניתוח הרטט של השדה החשמלי בפועל.

כפי שמוצג באיור שלהלן, ניתן לפרק את וקטור השדה החשמלי E לוקטור Ex ולווקטור Ey, ומה שנקרא הקיטוב הוא התפלגות כיוון התנודה של מרכיבי השדה החשמלי Ex ו- Ey לאורך זמן ומרחב.

2.2 מספר מצבי קיטוב בסיסיים

א.קיטוב אליפטי

קיטוב אליפטי הוא מצב הקיטוב הבסיסי ביותר, שבו לשני מרכיבי שדה חשמלי יש הפרש פאזה קבוע (אחד מתפשט מהר יותר, אחד מתפשט לאט יותר), והפרש הפאזות אינו שווה לכפולה שלמה של π/2, והמשרעת יכולה להיות זהה או שונה. אם אתה מסתכל לאורך כיוון ההתפשטות, קו המתאר של מסלול נקודת הקצה של וקטור השדה החשמלי יצייר אליפסה, כפי שמוצג להלן:

ב, קיטוב ליניארי

קיטוב ליניארי הוא צורה מיוחדת של קיטוב אליפטי, כאשר שני מרכיבי השדה החשמלי אינם הבדלי פאזה, וקטור השדה החשמלי מתנודד באותו מישור, אם מסתכלים לאורך כיוון ההתפשטות, קו המתאר של נקודת הקצה של השדה החשמלי הוא קו ישר . אם לשני הרכיבים יש אותה משרעת, זהו הקיטוב הליניארי של 45 מעלות המוצג באיור למטה.

C, קיטוב מעגלי

קיטוב מעגלי הוא גם צורה מיוחדת של קיטוב אליפטי, כאשר לשני מרכיבי השדה החשמלי יש הפרש פאזה של 90 מעלות ואותה משרעת, לאורך כיוון ההתפשטות, מסלול נקודת הקצה של וקטור השדה החשמלי הוא מעגל, כפי שמוצג ב- הדמות הבאה:

2.3 סיווג קיטוב של מקור האור

האור הנפלט ישירות ממקור האור הרגיל הוא קבוצה לא סדירה של אינספור אור מקוטב, כך שלא ניתן למצוא לאיזה כיוון עוצמת האור מוטה כאשר נצפית ישירות. סוג זה של עוצמת גל אור שרוטט לכל הכיוונים נקרא אור טבעי, יש לו שינוי אקראי של מצב הקיטוב והפרש הפאזות, כולל כל כיווני הרטט האפשריים בניצב לכיוון התפשטות גלי האור, אינו מראה קיטוב, שייך ל- אור לא מקוטב. אור טבעי נפוץ כולל אור שמש, אור מנורות ביתיות וכן הלאה.

לאור מקוטב מלא יש כיוון תנודת גל אלקטרומגנטי יציב, ולשני מרכיבי השדה החשמלי יש הפרש פאזה קבוע, הכולל את האור המקוטב הליניארי שהוזכר לעיל, אור מקוטב אליפטי ואור מקוטב מעגלי.

לאור מקוטב חלקית יש שני מרכיבים של אור טבעי ואור מקוטב, כמו קרן הלייזר שבה אנו משתמשים לעתים קרובות, שאינה אור מקוטב מלא ולא אור לא מקוטב, ואז היא שייכת לאור מקוטב חלקית. על מנת לכמת את שיעור האור המקוטב בעוצמת האור הכוללת, מוצג המושג דרגת קיטוב (DOP), שהוא היחס בין עוצמת האור המקוטב לעוצמת האור הכוללת, הנע בין 0 ל-1,0 עבור לא מקוטב אור, 1 לאור מקוטב מלא. בנוסף, קיטוב ליניארי (DOLP) הוא היחס בין עוצמת האור המקוטב ליניארי לעוצמת האור הכוללת, בעוד שקיטוב מעגלי (DOCP) הוא היחס בין עוצמת האור המקוטב בצורה מעגלית לעוצמת האור הכוללת. בחיים, נורות LED נפוצות פולטות אור מקוטב חלקית.

2.4 המרה בין מצבי קיטוב

לאלמנטים אופטיים רבים יש השפעה על הקיטוב של האלומה, שלעתים מצופה מהמשתמש ולעיתים אינו צפוי. לדוגמה, אם קרן אור מוחזרת, הקיטוב שלה ישתנה בדרך כלל, במקרה של אור טבעי, המוחזר דרך פני המים, הוא יהפוך לאור מקוטב חלקית.

כל עוד הקרן אינה משתקפת או עוברת דרך כל תווך מקטב, מצב הקיטוב שלה נשאר יציב. אם אתה רוצה לשנות באופן כמותי את מצב הקיטוב של האלומה, אתה יכול להשתמש באלמנט האופטי הקיטוב כדי לעשות זאת. לדוגמה, לוחית רבע גל היא אלמנט קיטוב נפוץ, העשוי מחומר גבישי דו-פריי, מחולק לכיווני ציר מהיר וכיווני ציר איטי, ויכול לעכב את השלב של π/2 (90°) של וקטור השדה החשמלי המקביל לציר האיטי, בעוד שלווקטור השדה החשמלי המקביל לציר המהיר אין השהייה, כך שכאשר אור מקוטב ליניארי נופל על לוח רבע הגל בזווית קיטוב של 45 מעלות, אלומת האור דרך לוח הגל הופכת אור מקוטב מעגלי, כפי שמוצג בתרשים למטה. ראשית, האור הטבעי משתנה לאור מקוטב ליניארי עם המקטב הליניארי, ולאחר מכן האור המקוטב ליניארי עובר דרך 1/4 אורך גל והופך לאור מקוטב מעגלי, ועוצמת האור אינה משתנה.

באופן דומה, כאשר האלומה נעה בכיוון ההפוך והאור המקוטב המעגלי פוגע בלוח ה-1/4 בזווית קיטוב של 45 מעלות, הקרן החולפת הופכת לאור מקוטב ליניארי.

ניתן לשנות אור מקוטב ליניארי לאור לא מקוטב על ידי שימוש בכדור המשלב שהוזכר במאמר הקודם. לאחר שהאור המקוטב ליניארי נכנס לכדור המשלב, הוא משתקף מספר פעמים בכדור, ורטט השדה החשמלי מופרע, כך שקצה הפלט של הכדור המשלב יכול לקבל אור לא מקוטב.

אור 2.5 P, אור S ו-Brewster Angle

גם P-light וגם S-light מקוטבים ליניארית, מקוטבים בכיוונים מאונכים זה לזה, והם שימושיים כאשר בוחנים את ההחזר והשבירה של האלומה. כפי שמוצג באיור שלהלן, קרן אור זורחת על מישור האירוע, ויוצרת השתקפות ושבירה, והמישור שנוצר על ידי האלומה הנוצרת והנורמלי מוגדר כמישור האירוע. אור P (אות ראשונה של מקביל, כלומר מקביל) הוא אור שכיוון הקיטוב שלו מקביל למישור הפגיעה, ואור S (אות ראשונה של סנקרכט, כלומר אנכי) הוא אור שכיוון הקיטוב שלו מאונך למישור הפגיעה.

בנסיבות רגילות, כאשר אור טבעי מוחזר ונשבר על הממשק הדיאלקטרי, האור המוחזר והאור השבור הם אור מקוטב חלקית, רק כאשר זווית ההתרחשות היא זווית ספציפית, מצב הקיטוב של האור המוחזר הוא בניצב לחלוטין לאירוע. קיטוב מטוס S, מצב הקיטוב של האור השבור הוא כמעט מקביל לקיטוב P של מישור האירוע, בשלב זה זווית השכיחות הספציפית נקראת זווית ברוסטר. כאשר אור נופל בזווית ברוסטר, האור המוחזר והאור השבור מאונכים זה לזה. באמצעות תכונה זו, ניתן להפיק אור מקוטב ליניארי.

3 מסקנה

במאמר זה, אנו מציגים את הידע הבסיסי של קיטוב אופטי, האור הוא גל אלקטרומגנטי, עם אפקט גל, קיטוב הוא הרטט של וקטור השדה החשמלי בגל האור. הצגנו שלושה מצבי קיטוב בסיסיים, קיטוב אליפטי, קיטוב ליניארי וקיטוב מעגלי, המשמשים לעתים קרובות בעבודה יומיומית. על פי דרגת הקיטוב השונה, ניתן לחלק את מקור האור לאור לא מקוטב, לאור מקוטב חלקי ולאור מקוטב מלא, שיש להבחין ולהבדיל בפועל. בתגובה לאמור לעיל כמה.

מַגָע:

Email:info@pliroptics.com ;

טלפון/וואטסאפ/ווצ'ט:86 19013265659

אינטרנט:www.pliroptics.com

הוסף: בניין 1, מס' 1558, כביש מודיעין, צ'ינגבאיג'יאנג, צ'נגדו, סצ'ואן, סין