Pamatzināšanas par optisko polarizāciju

1 Gaismas polarizācija

Gaismai ir trīs galvenās īpašības, proti, viļņa garums, intensitāte un polarizācija.Gaismas viļņa garums ir viegli saprotams, kā piemēru ņemot parasto redzamo gaismu, viļņu garuma diapazons ir 380–780 nm.Arī gaismas intensitāte ir viegli saprotama, un to, vai gaismas stars ir spēcīgs vai vājš, var raksturot ar jaudas lielumu.Turpretim gaismai raksturīgā polarizācija ir gaismas elektriskā lauka vektora vibrācijas virziena apraksts, kuru nevar redzēt un aptaustīt, tāpēc to parasti nav viegli saprast, tomēr realitātē gaismai raksturīgā polarizācija. ir arī ļoti svarīgs, un tam ir plašs lietojumu klāsts dzīvē, piemēram, šķidro kristālu displejs, ko mēs redzam katru dienu, polarizācijas tehnoloģija tiek izmantota, lai panāktu krāsu displeju un kontrasta regulēšanu.Skatoties 3D filmas kinoteātrī, 3D brilles tiek pielietotas arī gaismas polarizācijai.Tiem, kas nodarbojas ar optisko darbu, produktu un projektu panākumu veicināšanā ļoti noderēs pilnīga izpratne par polarizāciju un tās pielietojumu praktiskajās optiskajās sistēmās.Tāpēc no šī raksta sākuma mēs izmantosim vienkāršu aprakstu, lai iepazīstinātu ar gaismas polarizāciju, lai ikvienam būtu dziļa izpratne par polarizāciju un labāku izmantošanu darbā.

2 Pamatzināšanas par polarizāciju

Tā kā ir daudz jēdzienu, mēs tos sadalīsim vairākos kopsavilkos, lai soli pa solim iepazīstinātu ar tiem.

2.1. Polarizācijas jēdziens

Mēs zinām, ka gaisma ir sava veida elektromagnētiskais vilnis, kā parādīts nākamajā attēlā, elektromagnētiskais vilnis sastāv no elektriskā lauka E un magnētiskā lauka B, kas ir perpendikulāri viens otram.Abi viļņi svārstās savos attiecīgajos virzienos un izplatās horizontāli pa izplatīšanās virzienu Z.

Tā kā elektriskais lauks un magnētiskais lauks ir perpendikulāri viens otram, fāze ir vienāda un izplatīšanās virziens ir vienāds, tāpēc gaismas polarizāciju apraksta, praktiski analizējot elektriskā lauka vibrācijas.

Kā parādīts attēlā zemāk, elektriskā lauka vektoru E var sadalīt Ex vektorā un Ey vektorā, un tā sauktā polarizācija ir elektriskā lauka komponentu Ex un Ey svārstību virziena sadalījums laikā un telpā.

2.2. Vairāki pamata polarizācijas stāvokļi

A. Eliptiskā polarizācija

Eliptiskā polarizācija ir visvienkāršākais polarizācijas stāvoklis, kurā diviem elektriskā lauka komponentiem ir nemainīga fāžu starpība (viena izplatās ātrāk, otra lēnāk), un fāzu starpība nav vienāda ar π/2 veselu skaitļu daudzkārtni, un amplitūda var būt vienādiem vai atšķirīgiem.Ja skatāties pa izplatīšanās virzienu, elektriskā lauka vektora beigu punkta trajektorijas kontūrlīnija uzzīmēs elipsi, kā parādīts zemāk:

B, lineārā polarizācija

Lineārā polarizācija ir īpašs eliptiskās polarizācijas veids, kad abām elektriskā lauka sastāvdaļām nav fāzu atšķirības, elektriskā lauka vektors svārstās vienā plaknē, ja skatās pa izplatīšanās virzienu, elektriskā lauka vektora beigu punkta trajektorijas kontūra ir taisna līnija .Ja abiem komponentiem ir vienāda amplitūda, tā ir 45 grādu lineārā polarizācija, kas parādīta attēlā zemāk.

C, apļveida polarizācija

Apļveida polarizācija ir arī īpašs eliptiskās polarizācijas veids, kad diviem elektriskā lauka komponentiem ir 90 grādu fāzes atšķirība un vienāda amplitūda, gar izplatīšanās virzienu elektriskā lauka vektora galapunkta trajektorija ir aplis, kā parādīts attēlā. šāds skaitlis:

2.3. Gaismas avota polarizācijas klasifikācija

Gaisma, ko izstaro tieši no parastā gaismas avota, ir neregulāra neskaitāmu polarizētu gaismu kopa, tāpēc nav iespējams noteikt, kādā virzienā gaismas intensitāte ir novirzīta, ja to tieši novēro.Šāda veida gaismas viļņa intensitāte, kas vibrē visos virzienos, tiek saukta par dabisko gaismu, tai ir nejauša polarizācijas stāvokļa un fāžu starpības maiņa, ieskaitot visus iespējamos vibrācijas virzienus, kas ir perpendikulāri gaismas viļņu izplatīšanās virzienam, neuzrāda polarizāciju, pieder pie nepolarizēta gaisma.Parastajā dabiskajā gaismā ietilpst saules gaisma, mājsaimniecības spuldžu gaisma un tā tālāk.

Pilnībā polarizētai gaismai ir stabils elektromagnētisko viļņu svārstību virziens, un abām elektriskā lauka sastāvdaļām ir nemainīga fāzes starpība, kas ietver iepriekš minēto lineāro polarizēto gaismu, eliptiski polarizēto gaismu un apļveida polarizēto gaismu.

Daļēji polarizētajai gaismai ir divas dabiskās gaismas un polarizētās gaismas sastāvdaļas, piemēram, mūsu bieži lietojamais lāzera stars, kas nav ne pilnībā polarizēta gaisma, ne nepolarizēta gaisma, tad tas pieder daļēji polarizētai gaismai.Lai kvantitatīvi noteiktu polarizētās gaismas īpatsvaru kopējā gaismas intensitātē, tiek ieviests polarizācijas pakāpes (DOP) jēdziens, kas ir polarizētās gaismas intensitātes attiecība pret kopējo gaismas intensitāti, kas ir robežās no 0 līdz 1,0 nepolarizētai. gaisma, 1 pilnībā polarizētai gaismai.Turklāt lineārā polarizācija (DOLP) ir lineāri polarizētas gaismas intensitātes attiecība pret kopējo gaismas intensitāti, savukārt cirkulārā polarizācija (DOCP) ir cirkulāri polarizētās gaismas intensitātes attiecība pret kopējo gaismas intensitāti.Dzīvē parastās LED gaismas izstaro daļēji polarizētu gaismu.

2.4. Pārvēršana starp polarizācijas stāvokļiem

Daudziem optiskajiem elementiem ir ietekme uz staru kūļa polarizāciju, ko lietotājs dažreiz sagaida, bet dažreiz tas nav sagaidāms.Piemēram, ja gaismas stars tiek atstarots, tā polarizācija parasti mainīsies, dabiskās gaismas gadījumā, atstarojoties caur ūdens virsmu, tas kļūs par daļēji polarizētu gaismu.

Kamēr stars netiek atstarots vai iet cauri polarizējošai videi, tā polarizācijas stāvoklis paliek stabils.Ja vēlaties kvantitatīvi mainīt staru kūļa polarizācijas stāvokli, varat izmantot polarizācijas optisko elementu.Piemēram, ceturtdaļviļņu plāksne ir izplatīts polarizācijas elements, kas ir izgatavots no divkāršā kristāla materiāla, kas sadalīts ātrās ass un lēnās ass virzienos, un var aizkavēt paralēlā elektriskā lauka vektora fāzi π/2 (90°). uz lēno asi, kamēr elektriskā lauka vektoram paralēli ātrajai asij nav aizkaves, tāpēc, kad lineāri polarizēta gaisma krīt uz ceturtdaļas viļņa plāksni ar polarizācijas leņķi 45 grādi, gaismas stars caur viļņu plāksni kļūst cirkulāri polarizēta gaisma, kā parādīts zemāk esošajā diagrammā.Pirmkārt, dabiskā gaisma tiek pārveidota par lineāri polarizētu gaismu ar lineāro polarizatoru, un pēc tam lineāri polarizētā gaisma iziet cauri 1/4 viļņa garuma un kļūst par cirkulāri polarizētu gaismu, un gaismas intensitāte nemainās.

Līdzīgi, kad staru kūlis virzās pretējā virzienā un cirkulāri polarizētā gaisma saskaras ar 1/4 plāksni 45 grādu polarizācijas leņķī, tuvais stars kļūst par lineāri polarizētu gaismu.

Lineāri polarizētu gaismu var pārveidot par nepolarizētu gaismu, izmantojot iepriekšējā rakstā minēto integrējošo sfēru.Pēc tam, kad lineāri polarizētā gaisma nonāk integrējošajā sfērā, tā vairākas reizes tiek atstarota sfērā un tiek traucēta elektriskā lauka vibrācija, lai integrējošās sfēras izejas gals varētu iegūt nepolarizētu gaismu.

2,5 P gaismas, S gaismas un Brewster Angle

Gan P-gaisma, gan S-gaisma ir lineāri polarizētas, polarizētas viena otrai perpendikulāros virzienos, un tās ir noderīgas, ņemot vērā stara atstarošanu un laušanu.Kā parādīts attēlā zemāk, gaismas stars spīd uz krītošās plaknes, veidojot atstarošanu un refrakciju, un plakne, ko veido krītošais stars un norma, tiek definēta kā krītošā plakne.P gaisma (paralēlas pirmais burts, kas nozīmē paralēla) ir gaisma, kuras polarizācijas virziens ir paralēls krišanas plaknei, un S gaisma (Senkrecht pirmais burts, kas nozīmē vertikāli) ir gaisma, kuras polarizācijas virziens ir perpendikulārs krišanas plaknei.

Normālos apstākļos, kad dabiskā gaisma tiek atstarota un lauzta uz dielektriskās saskarnes, atstarotā gaisma un lauztā gaisma ir daļēji polarizēta gaisma, tikai tad, ja krišanas leņķis ir noteikts leņķis, atstarotās gaismas polarizācijas stāvoklis ir pilnīgi perpendikulārs krītošajai gaismai. Plaknes S polarizācija, lauztās gaismas polarizācijas stāvoklis ir gandrīz paralēls krītošajai plaknes P polarizācijai, šajā laikā īpašo krišanas leņķi sauc par Brūstera leņķi.Kad gaisma krīt Brewstera leņķī, atstarotā gaisma un lauztā gaisma ir perpendikulāras viena otrai.Izmantojot šo īpašību, var radīt lineāri polarizētu gaismu.

3 Secinājums

Šajā rakstā mēs iepazīstinām ar pamatzināšanām par optisko polarizāciju, gaisma ir elektromagnētiskais vilnis, ar viļņa efektu, polarizācija ir elektriskā lauka vektora vibrācija gaismas vilnī.Mēs esam ieviesuši trīs pamata polarizācijas stāvokļus, elipses polarizāciju, lineāro polarizāciju un cirkulāro polarizāciju, ko bieži izmanto ikdienas darbā.Atbilstoši dažādajai polarizācijas pakāpei gaismas avotu var iedalīt nepolarizētā gaismā, daļēji polarizētā gaismā un pilnībā polarizētā gaismā, kas praksē ir jānošķir un jādiskriminē.Atbildot uz iepriekš minētajiem vairākiem.

Kontaktpersona:

Email:info@pliroptics.com ;

Tālrunis/Whatsapp/Wechat:86 19013265659

tīmeklis:www.pliroptics.com

Pievienot: 1. ēka, Nr. 1558, izlūkošanas ceļš, Cjinbaidzjana, Čendu, Sičuaņa, Ķīna