ოპტიკური პოლარიზაციის საბაზისო ცოდნა

1 სინათლის პოლარიზაცია

სინათლეს აქვს სამი ძირითადი თვისება, კერძოდ, ტალღის სიგრძე, ინტენსივობა და პოლარიზაცია. სინათლის ტალღის სიგრძე ადვილი გასაგებია, მაგალითად, საერთო ხილული შუქის გათვალისწინებით, ტალღის სიგრძის დიაპაზონი არის 380-780 ნმ. სინათლის ინტენსივობა ასევე ადვილი გასაგებია და სინათლის სხივი ძლიერია თუ სუსტი, შეიძლება ხასიათდებოდეს სიმძლავრის ზომით. ამის საპირისპიროდ, სინათლის პოლარიზაციის მახასიათებელი არის სინათლის ელექტრული ველის ვექტორის ვიბრაციის მიმართულების აღწერა, რომლის დანახვა და შეხება შეუძლებელია, ამიტომ, როგორც წესი, ადვილი გასაგები არ არის, თუმცა, სინამდვილეში, სინათლის პოლარიზაციის მახასიათებელი. ასევე ძალიან მნიშვნელოვანია და აქვს აპლიკაციების ფართო სპექტრი ცხოვრებაში, როგორიცაა თხევადი კრისტალური დისპლეი, რომელსაც ყოველდღე ვხედავთ, პოლარიზაციის ტექნოლოგია გამოიყენება ფერის ჩვენების და კონტრასტის რეგულირების მისაღწევად. კინოთეატრში 3D ფილმების ყურებისას, 3D სათვალე ასევე გამოიყენება სინათლის პოლარიზაციაზე. მათთვის, ვინც ოპტიკურ მუშაობას ეწევა, პოლარიზაციის სრული გაგება და მისი გამოყენება პრაქტიკულ ოპტიკურ სისტემებში ძალიან სასარგებლო იქნება პროდუქტებისა და პროექტების წარმატებისთვის. ამიტომ, ამ სტატიის დასაწყისიდან ჩვენ გამოვიყენებთ მარტივ აღწერას სინათლის პოლარიზაციის გასაცნობად, რათა ყველამ ღრმად გაიგოს პოლარიზაცია და უკეთ გამოიყენოს ნაწარმოებში.

2 პოლარიზაციის საბაზისო ცოდნა

იმის გამო, რომ ბევრი ცნებაა ჩართული, ჩვენ მათ დავყოფთ რამდენიმე შეჯამებად, რათა ეტაპობრივად წარმოვიდგინოთ.

2.1 პოლარიზაციის ცნება

ჩვენ ვიცით, რომ სინათლე არის ერთგვარი ელექტრომაგნიტური ტალღა, როგორც ნაჩვენებია შემდეგ სურათზე, ელექტრომაგნიტური ტალღა შედგება ელექტრული ველის E და მაგნიტური ველისგან B, რომლებიც ერთმანეთის პერპენდიკულარულია. ორი ტალღა ირხევა მათი შესაბამისი მიმართულებებით და ჰორიზონტალურად ვრცელდება Z გავრცელების მიმართულებით.

იმის გამო, რომ ელექტრული ველი და მაგნიტური ველი ერთმანეთის პერპენდიკულარულია, ფაზა ერთი და იგივეა, ხოლო გავრცელების მიმართულება იგივეა, ამიტომ სინათლის პოლარიზაცია აღწერილია ელექტრული ველის ვიბრაციის პრაქტიკაში ანალიზით.

როგორც ქვემოთ მოცემულ სურათზეა ნაჩვენები, ელექტრული ველის ვექტორი E შეიძლება დაიშალოს Ex ვექტორად და Ey ვექტორად, ხოლო ეგრეთ წოდებული პოლარიზაცია არის ელექტრული ველის კომპონენტების Ex და Ey რხევის მიმართულების განაწილება დროში და სივრცეში.

2.2 რამდენიმე ძირითადი პოლარიზაციის მდგომარეობა

ა. ელიფსური პოლარიზაცია

ელიფსური პოლარიზაცია არის ყველაზე ძირითადი პოლარიზაციის მდგომარეობა, რომელშიც ელექტრული ველის ორ კომპონენტს აქვს მუდმივი ფაზის სხვაობა (ერთი უფრო სწრაფად ვრცელდება, ერთი უფრო ნელა) და ფაზური სხვაობა არ არის ტოლი π/2-ის მთელი რიცხვის ჯერადისა და ამპლიტუდა შეიძლება იყოს იგივე ან განსხვავებული. თუ გადახედავთ გავრცელების მიმართულებას, ელექტრული ველის ვექტორის ბოლო წერტილის ტრაექტორიის კონტურის ხაზი დახატავს ელიფსს, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ:

B, წრფივი პოლარიზაცია

წრფივი პოლარიზაცია არის ელიფსური პოლარიზაციის სპეციალური ფორმა, როდესაც ელექტრული ველის ორი კომპონენტი არ არის ფაზური სხვაობა, ელექტრული ველის ვექტორი ირხევა იმავე სიბრტყეში, თუ გავრცელების მიმართულებით შევხედავთ, ელექტრული ველის ვექტორის ბოლო წერტილის ტრაექტორიის კონტური არის სწორი ხაზი. . თუ ორ კომპონენტს აქვს იგივე ამპლიტუდა, ეს არის 45 გრადუსიანი ხაზოვანი პოლარიზაცია, რომელიც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

C, წრიული პოლარიზაცია

წრიული პოლარიზაცია ასევე არის ელიფსური პოლარიზაციის სპეციალური ფორმა, როდესაც ელექტრული ველის ორ კომპონენტს აქვს 90 გრადუსიანი ფაზის სხვაობა და იგივე ამპლიტუდა, გავრცელების მიმართულებით, ელექტრული ველის ვექტორის ბოლო წერტილის ტრაექტორია არის წრე, როგორც ნაჩვენებია შემდეგი ფიგურა:

2.3 სინათლის წყაროს პოლარიზაციის კლასიფიკაცია

ჩვეულებრივი სინათლის წყაროდან პირდაპირ გამოსხივებული შუქი არის უთვალავი პოლარიზებული სინათლის არარეგულარული ნაკრები, ამიტომ ვერ მოიძებნება, თუ რომელი მიმართულებით არის მიკერძოებული სინათლის ინტენსივობა უშუალოდ დაკვირვებისას. სინათლის ტალღის ამ ტიპის ინტენსივობას, რომელიც ვიბრირებს ყველა მიმართულებით, ეწოდება ბუნებრივ შუქს, მას აქვს პოლარიზაციის მდგომარეობის და ფაზური სხვაობის შემთხვევითი ცვლილება, სინათლის ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარული ვიბრაციის ყველა შესაძლო მიმართულების ჩათვლით, არ აჩვენებს პოლარიზაციას, ეკუთვნის არაპოლარიზებული შუქი. საერთო ბუნებრივი განათება მოიცავს მზის შუქს, საყოფაცხოვრებო ნათურების შუქს და ა.შ.

სრულად პოლარიზებულ შუქს აქვს სტაბილური ელექტრომაგნიტური ტალღის რხევის მიმართულება, ხოლო ელექტრული ველის ორ კომპონენტს აქვს მუდმივი ფაზის სხვაობა, რომელიც მოიცავს ზემოხსენებულ ხაზოვან პოლარიზებულ შუქს, ელიფსურად პოლარიზებულ შუქს და წრიულ პოლარიზებულ შუქს.

ნაწილობრივ პოლარიზებულ შუქს აქვს ბუნებრივი სინათლის ორი კომპონენტი და პოლარიზებული შუქი, როგორიცაა ლაზერის სხივი, რომელსაც ჩვენ ხშირად ვიყენებთ, რომელიც არც სრულად პოლარიზებული სინათლეა და არც არაპოლარიზებული სინათლე, შემდეგ კი ნაწილობრივ პოლარიზებულ შუქს ეკუთვნის. პოლარიზებული სინათლის პროპორციის რაოდენობრივი დასადგენად სინათლის მთლიან ინტენსივობაში, შემოღებულია პოლარიზაციის ხარისხის (DOP) კონცეფცია, რომელიც არის პოლარიზებული სინათლის ინტენსივობის თანაფარდობა სინათლის მთლიან ინტენსივობასთან, რომელიც მერყეობს 0-დან 1,0-მდე არაპოლარიზებულისთვის. მსუბუქი, 1 სრულად პოლარიზებული სინათლისთვის. გარდა ამისა, წრფივი პოლარიზაცია (DOLP) არის წრფივი პოლარიზებული სინათლის ინტენსივობის თანაფარდობა სინათლის მთლიან ინტენსივობასთან, ხოლო წრიული პოლარიზაცია (DOCP) არის წრიული პოლარიზებული სინათლის ინტენსივობის თანაფარდობა სინათლის მთლიან ინტენსივობასთან. ცხოვრებაში, ჩვეულებრივი LED ნათურები ასხივებენ ნაწილობრივ პოლარიზებულ შუქს.

2.4 კონვერტაცია პოლარიზაციის მდგომარეობებს შორის

ბევრი ოპტიკური ელემენტი ახდენს გავლენას სხივის პოლარიზაციაზე, რაც ხან მოსალოდნელია მომხმარებლის მიერ და ხან არა. მაგალითად, თუ სინათლის სხივი აირეკლება, მისი პოლარიზაცია ჩვეულებრივ შეიცვლება, ბუნებრივი სინათლის შემთხვევაში, რომელიც აირეკლება წყლის ზედაპირზე, ის გახდება ნაწილობრივ პოლარიზებული სინათლე.

სანამ სხივი არ აირეკლება ან არ გადის რომელიმე პოლარიზებულ გარემოში, მისი პოლარიზაციის მდგომარეობა სტაბილური რჩება. თუ გსურთ რაოდენობრივად შეცვალოთ სხივის პოლარიზაციის მდგომარეობა, ამისათვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ პოლარიზაციის ოპტიკური ელემენტი. მაგალითად, მეოთხედი ტალღის ფირფიტა არის საერთო პოლარიზაციის ელემენტი, რომელიც დამზადებულია ორმხრივი კრისტალური მასალისგან, დაყოფილია სწრაფ ღერძად და ნელი ღერძის მიმართულებად და შეუძლია შეანელოს ელექტრული ველის ვექტორის პარალელურად π/2 (90°) ფაზა. ნელი ღერძის მიმართ, ხოლო სწრაფი ღერძის პარალელურად ელექტრული ველის ვექტორს არ აქვს შეფერხება, ასე რომ, როდესაც წრფივი პოლარიზებული შუქი ეცემა მეოთხედი ტალღის ფირფიტაზე პოლარიზაციის კუთხით 45 გრადუსი, სინათლის სხივი ტალღის ფირფიტაზე ხდება. წრიული პოლარიზებული შუქი, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე. ჯერ ბუნებრივი სინათლე იცვლება წრფივი პოლარიზებულ სინათლედ ხაზოვანი პოლარიზატორით, შემდეგ კი ხაზოვანი პოლარიზებული სინათლე გადის 1/4 ტალღის სიგრძით და ხდება წრიული პოლარიზებული სინათლე და სინათლის ინტენსივობა უცვლელია.

ანალოგიურად, როდესაც სხივი მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით და წრიულად პოლარიზებული შუქი ურტყამს 1/4 ფირფიტას 45 გრადუსიანი პოლარიზაციის კუთხით, გამვლელი სხივი ხდება ხაზოვანი პოლარიზებული სინათლე.

ხაზოვანი პოლარიზებული სინათლე შეიძლება შეიცვალოს არაპოლარიზებულ შუქად წინა სტატიაში ნახსენები ინტეგრაციის სფეროს გამოყენებით. მას შემდეგ, რაც წრფივი პოლარიზებული შუქი შედის ინტეგრირებულ სფეროში, ის რამდენჯერმე აისახება სფეროში და ირღვევა ელექტრული ველის ვიბრაცია, რის შედეგადაც ინტეგრირებული სფეროს გამომავალი ბოლო შეუძლია მიიღოს არაპოლარიზებული სინათლე.

2.5 P სინათლე, S სინათლე და ბრუსტერის კუთხე

ორივე P-სინათლე და S-სინათლე წრფივი პოლარიზებულია, პოლარიზებულია ერთმანეთთან პერპენდიკულარული მიმართულებით და ისინი სასარგებლოა სხივის ასახვისა და გარდატეხის განხილვისას. როგორც ქვემოთ მოყვანილ სურათზეა ნაჩვენები, სინათლის სხივი ანათებს დაცემის სიბრტყეს, აყალიბებს ანარეკლს და გარდატეხას, ხოლო თვითმფრინავი, რომელიც ჩამოყალიბებულია დაცემის სხივით და ნორმალური, განისაზღვრება, როგორც დაცემის სიბრტყე. P სინათლე (პარალელის პირველი ასო, რაც ნიშნავს პარალელურს) არის სინათლე, რომლის პოლარიზაციის მიმართულება დაცემის სიბრტყის პარალელურია, ხოლო S სინათლე (Senkrecht-ის პირველი ასო, რაც ნიშნავს ვერტიკალურს) არის სინათლე, რომლის პოლარიზაციის მიმართულება დაცემის სიბრტყის პერპენდიკულარულია.

ნორმალურ პირობებში, როდესაც ბუნებრივი სინათლე აირეკლება და ირღვევა დიელექტრიკულ ინტერფეისზე, არეკლილი სინათლე და რეფრაქციული შუქი ნაწილობრივ პოლარიზებული სინათლეა, მხოლოდ მაშინ, როდესაც დაცემის კუთხე არის კონკრეტული კუთხე, ასახული სინათლის პოლარიზაციის მდგომარეობა სრულიად პერპენდიკულარულია ინციდენტზე. სიბრტყის S პოლარიზაცია, გარდატეხილი სინათლის პოლარიზაციის მდგომარეობა თითქმის პარალელურია შევარდნის სიბრტყის P პოლარიზაციისა, ამ დროს სპეციფიკურ დაცემის კუთხეს ბრუსტერის კუთხე ეწოდება. როდესაც სინათლე ეცემა ბრუსტერის კუთხით, არეკლილი სინათლე და რეფრაქციული სინათლე ერთმანეთის პერპენდიკულარულია. ამ თვისების გამოყენებით, შესაძლებელია წრფივი პოლარიზებული შუქის წარმოება.

3 დასკვნა

ამ ნაშრომში წარმოგიდგენთ ოპტიკური პოლარიზაციის საბაზისო ცოდნას, სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ტალღა, ტალღის ეფექტით, პოლარიზაცია არის ელექტრული ველის ვექტორის ვიბრაცია სინათლის ტალღაში. ჩვენ შემოვიღეთ სამი ძირითადი პოლარიზაციის მდგომარეობა, ელიფსური პოლარიზაცია, წრფივი პოლარიზაცია და წრიული პოლარიზაცია, რომლებიც ხშირად გამოიყენება ყოველდღიურ მუშაობაში. პოლარიზაციის სხვადასხვა ხარისხის მიხედვით, სინათლის წყარო შეიძლება დაიყოს არაპოლარიზებულ შუქად, ნაწილობრივ პოლარიზებულ შუქად და სრულად პოლარიზებულ შუქად, რომელიც პრაქტიკაში უნდა გამოირჩეოდეს და გამოირჩეოდეს. ზემოაღნიშნულის საპასუხოდ რამდენიმე.

კონტაქტი:

Email:info@pliroptics.com ;

ტელეფონი/Whatsapp/Wechat:86 19013265659

ვებ:www.pliroptics.com

დამატება: კორპუსი 1, No.1558, სადაზვერვო გზა, ცინგბაიჯიანგი, ჩენდუ, სიჩუანი, ჩინეთი