ऑप्टिकल ध्रुवीकरणाचे मूलभूत ज्ञान

1 प्रकाशाचे ध्रुवीकरण

प्रकाशाचे तीन मूलभूत गुणधर्म आहेत, म्हणजे तरंगलांबी, तीव्रता आणि ध्रुवीकरण. प्रकाशाची तरंगलांबी समजणे सोपे आहे, सामान्य दृश्यमान प्रकाशाचे उदाहरण घेतल्यास, तरंगलांबी श्रेणी 380~780nm आहे. प्रकाशाची तीव्रता देखील समजण्यास सोपी आहे, आणि प्रकाशाचा किरण मजबूत आहे की कमकुवत आहे हे शक्तीच्या आकाराद्वारे दर्शवले जाऊ शकते. याउलट, प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाचे वैशिष्ट्य म्हणजे प्रकाशाच्या विद्युत क्षेत्राच्या वेक्टरच्या कंपन दिशेचे वर्णन, ज्याला पाहिले आणि स्पर्श करता येत नाही, त्यामुळे हे समजणे सहसा सोपे नसते, तथापि, प्रत्यक्षात, प्रकाशाचे ध्रुवीकरण वैशिष्ट्य हे देखील खूप महत्वाचे आहे, आणि जीवनात अनुप्रयोगांची विस्तृत श्रेणी आहे, जसे की लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले आम्ही दररोज पाहतो, ध्रुवीकरण तंत्रज्ञानाचा वापर रंग प्रदर्शन आणि कॉन्ट्रास्ट समायोजन साध्य करण्यासाठी केला जातो. सिनेमात थ्रीडी चित्रपट पाहताना प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणासाठी थ्रीडी चष्माही लावला जातो. ऑप्टिकल कार्यात गुंतलेल्यांसाठी, ध्रुवीकरणाची संपूर्ण माहिती आणि व्यावहारिक ऑप्टिकल प्रणालींमध्ये त्याचा वापर उत्पादने आणि प्रकल्पांच्या यशास प्रोत्साहन देण्यासाठी खूप उपयुक्त ठरेल. म्हणून, या लेखाच्या सुरुवातीपासून, आम्ही प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाची ओळख करून देण्यासाठी एक साधे वर्णन वापरू, जेणेकरून प्रत्येकाला ध्रुवीकरणाची सखोल माहिती असेल आणि कामात त्याचा अधिक चांगला उपयोग होईल.

2 ध्रुवीकरणाचे मूलभूत ज्ञान

कारण यात अनेक संकल्पना सामील आहेत, आम्ही त्यांना चरण-दर-चरण परिचय देण्यासाठी अनेक सारांशांमध्ये विभागू.

2.1 ध्रुवीकरणाची संकल्पना

आपल्याला माहित आहे की प्रकाश एक प्रकारचा विद्युत चुंबकीय लहरी आहे, खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हमध्ये विद्युत क्षेत्र E आणि चुंबकीय क्षेत्र B असतात, जे एकमेकांना लंब असतात. दोन लाटा आपापल्या दिशेने दोलायमान होतात आणि प्रसार दिशा Z च्या बाजूने क्षैतिजरित्या पसरतात.

विद्युत क्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र एकमेकांना लंब असल्यामुळे, टप्पा समान आहे आणि प्रसाराची दिशा समान आहे, म्हणून प्रॅक्टिसमध्ये विद्युत क्षेत्राच्या कंपनाचे विश्लेषण करून प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाचे वर्णन केले जाते.

खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, विद्युत क्षेत्र सदिश E चे विघटन Ex vector आणि Ey व्हेक्टरमध्ये होऊ शकते आणि तथाकथित ध्रुवीकरण म्हणजे विद्युत क्षेत्र घटक Ex आणि Ey च्या दोलन दिशेचे वितरण वेळ आणि स्थानानुसार.

2.2 अनेक मूलभूत ध्रुवीकरण अवस्था

A. अंडाकृती ध्रुवीकरण

लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण ही सर्वात मूलभूत ध्रुवीकरण अवस्था आहे, ज्यामध्ये दोन विद्युत क्षेत्र घटकांमध्ये स्थिर फेज फरक असतो (एक वेगाने प्रसारित होतो, एक हळू प्रसारित होतो), आणि फेज फरक π/2 च्या पूर्णांक गुणाकाराच्या समान नसतो आणि मोठेपणा वाढू शकतो. समान किंवा भिन्न व्हा. आपण प्रसाराच्या दिशेने पाहिल्यास, इलेक्ट्रिक फील्ड वेक्टरच्या एंडपॉइंट प्रक्षेपकाची समोच्च रेषा खाली दर्शविल्याप्रमाणे लंबवर्तुळ काढेल:

बी, रेखीय ध्रुवीकरण

रेखीय ध्रुवीकरण हा लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरणाचा एक विशेष प्रकार आहे, जेव्हा दोन विद्युत क्षेत्र घटक फेज फरक नसतात, तेव्हा विद्युत क्षेत्र सदिश एकाच समतलामध्ये दोलन करतात, जर प्रसाराच्या दिशेने पाहिले तर, विद्युत क्षेत्र सदिश अंतबिंदू प्रक्षेपण समोच्च सरळ रेषा आहे. . दोन घटकांमध्ये समान मोठेपणा असल्यास, हे खालील आकृतीमध्ये दर्शविलेले 45 अंश रेषीय ध्रुवीकरण आहे.

C, वर्तुळाकार ध्रुवीकरण

वर्तुळाकार ध्रुवीकरण हा लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरणाचा एक विशेष प्रकार देखील आहे, जेव्हा दोन विद्युत क्षेत्र घटकांमध्ये 90 अंश फेज फरक असतो आणि प्रसाराच्या दिशेने समान मोठेपणा असतो तेव्हा विद्युत क्षेत्र सदिशाचा शेवटचा बिंदू एक वर्तुळ असतो, ज्यामध्ये दाखवल्याप्रमाणे खालील आकृती:

2.3 प्रकाश स्रोताचे ध्रुवीकरण वर्गीकरण

सामान्य प्रकाश स्रोतातून थेट उत्सर्जित होणारा प्रकाश हा अगणित ध्रुवीकृत प्रकाशाचा एक अनियमित संच असतो, त्यामुळे थेट निरीक्षण केल्यावर प्रकाशाची तीव्रता कोणत्या दिशेने पक्षपाती आहे हे शोधता येत नाही. अशा प्रकारच्या प्रकाश लहरी तीव्रतेला जी सर्व दिशांना कंपन करते त्याला नैसर्गिक प्रकाश म्हणतात, त्यात ध्रुवीकरण स्थिती आणि टप्प्यातील फरक यांचा यादृच्छिक बदल असतो, ज्यामध्ये प्रकाश लहरींच्या प्रसाराच्या दिशेला लंब असलेल्या सर्व संभाव्य कंपन दिशांचा समावेश असतो, ध्रुवीकरण दर्शवत नाही. नॉन-ध्रुवीकृत प्रकाश. सामान्य नैसर्गिक प्रकाशात सूर्यप्रकाश, घरातील बल्बचा प्रकाश इत्यादींचा समावेश होतो.

पूर्णपणे ध्रुवीकृत प्रकाशाची स्थिर विद्युत चुंबकीय लहरी दोलन दिशा असते आणि विद्युत क्षेत्राच्या दोन घटकांमध्ये स्थिर फेज फरक असतो, ज्यामध्ये वर नमूद केलेल्या रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश, लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकृत प्रकाश आणि गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश यांचा समावेश होतो.

अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाशामध्ये नैसर्गिक प्रकाश आणि ध्रुवीकृत प्रकाशाचे दोन घटक असतात, जसे की लेसर बीम आपण अनेकदा वापरतो, जो पूर्णपणे ध्रुवीकृत प्रकाश किंवा नॉन-ध्रुवीकृत प्रकाश नसतो, नंतर तो अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाशाचा असतो. एकूण प्रकाशाच्या तीव्रतेमध्ये ध्रुवीकृत प्रकाशाचे प्रमाण मोजण्यासाठी, ध्रुवीकरणाची पदवी (DOP) ही संकल्पना मांडण्यात आली आहे, जी ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या तीव्रतेचे एकूण प्रकाश तीव्रतेचे गुणोत्तर आहे, अध्रुवीकरणासाठी 0 ते 1,0 पर्यंत असते. प्रकाश, 1 पूर्णपणे ध्रुवीकृत प्रकाशासाठी. याव्यतिरिक्त, रेखीय ध्रुवीकरण (DOLP) हे रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश तीव्रतेचे एकूण प्रकाश तीव्रतेचे गुणोत्तर आहे, तर वर्तुळाकार ध्रुवीकरण (DOCP) हे गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश तीव्रतेचे एकूण प्रकाश तीव्रतेचे गुणोत्तर आहे. जीवनात, सामान्य एलईडी दिवे अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश उत्सर्जित करतात.

2.4 ध्रुवीकरण अवस्थांमधील रूपांतरण

अनेक ऑप्टिकल घटकांचा बीमच्या ध्रुवीकरणावर परिणाम होतो, जे काहीवेळा वापरकर्त्याद्वारे अपेक्षित असते आणि काहीवेळा अपेक्षित नसते. उदाहरणार्थ, प्रकाशाचा किरण परावर्तित झाल्यास, त्याचे ध्रुवीकरण सामान्यतः बदलेल, नैसर्गिक प्रकाशाच्या बाबतीत, पाण्याच्या पृष्ठभागावरून परावर्तित झाल्यास, तो अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश होईल.

जोपर्यंत बीम परावर्तित होत नाही किंवा कोणत्याही ध्रुवीकरण माध्यमातून जात नाही तोपर्यंत त्याची ध्रुवीकरण स्थिती स्थिर राहते. जर तुम्हाला बीमची ध्रुवीकरण स्थिती परिमाणात्मक बदलायची असेल, तर तुम्ही असे करण्यासाठी ध्रुवीकरण ऑप्टिकल घटक वापरू शकता. उदाहरणार्थ, क्वार्टर-वेव्ह प्लेट हा एक सामान्य ध्रुवीकरण घटक आहे, जो बायरफ्रिन्जंट क्रिस्टल मटेरियलपासून बनलेला असतो, वेगवान अक्ष आणि मंद अक्ष दिशांमध्ये विभागलेला असतो आणि विद्युत क्षेत्राच्या समांतर व्हेक्टरच्या π/2 (90°) च्या टप्प्याला विलंब करू शकतो. मंद अक्षावर, तर वेगवान अक्षाच्या समांतर विद्युत क्षेत्राच्या वेक्टरला कोणताही विलंब होत नाही, जेणेकरून जेव्हा 45 अंशांच्या ध्रुवीकरण कोनात क्वार्टर-वेव्ह प्लेटवर रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश येतो, तेव्हा वेव्ह प्लेटमधून प्रकाशाचा किरण बनतो. गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश, खालील चित्रात दर्शविल्याप्रमाणे. प्रथम, नैसर्गिक प्रकाश रेखीय ध्रुवीकरणाच्या सहाय्याने रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाशात बदलला जातो आणि नंतर रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश 1/4 तरंगलांबीमधून जातो आणि गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश बनतो आणि प्रकाशाची तीव्रता अपरिवर्तित असते.

त्याचप्रमाणे, जेव्हा बीम विरुद्ध दिशेने प्रवास करतो आणि गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश 45 अंशाच्या ध्रुवीकरण कोनात 1/4 प्लेटवर आदळतो, तेव्हा जाणारा बीम रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश बनतो.

मागील लेखात नमूद केलेल्या एकात्मिक गोलाचा वापर करून रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश अध्रुवीकृत प्रकाशात बदलला जाऊ शकतो. रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश एकात्मिक गोलामध्ये प्रवेश केल्यानंतर, तो गोलामध्ये अनेक वेळा परावर्तित होतो आणि विद्युत क्षेत्राचे कंपन विस्कळीत होते, ज्यामुळे एकात्मिक गोलाच्या आउटपुट टोकाला नॉन-ध्रुवीकृत प्रकाश मिळू शकतो.

2.5 P प्रकाश, S प्रकाश आणि ब्रूस्टर कोन

पी-लाइट आणि एस-लाइट दोन्ही रेषीय ध्रुवीकृत आहेत, एकमेकांच्या लंब दिशेने ध्रुवीकृत आहेत आणि बीमचे परावर्तन आणि अपवर्तन लक्षात घेता ते उपयुक्त आहेत. खालील आकृतीत दर्शविल्याप्रमाणे, प्रकाशाचा एक किरण घटना समतलावर चमकतो, परावर्तन आणि अपवर्तन तयार करतो आणि घटना बीम आणि सामान्य द्वारे तयार केलेले विमान घटना समतल म्हणून परिभाषित केले जाते. P प्रकाश (समांतरचे पहिले अक्षर, म्हणजे समांतर) हा प्रकाश आहे ज्याची ध्रुवीकरण दिशा घटनांच्या समतलाला समांतर आहे आणि S प्रकाश (सेनक्रेचचे पहिले अक्षर, म्हणजे अनुलंब) हा प्रकाश आहे ज्याची ध्रुवीकरण दिशा घटनांच्या समतलाला लंब आहे.

सामान्य परिस्थितीत, जेव्हा नैसर्गिक प्रकाश परावर्तित होतो आणि डायलेक्ट्रिक इंटरफेसवर अपवर्तित होतो, तेव्हा परावर्तित प्रकाश आणि अपवर्तित प्रकाश अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश असतो, फक्त जेव्हा घटना कोन विशिष्ट कोन असतो, तेव्हा परावर्तित प्रकाशाची ध्रुवीकरण स्थिती घटनेला पूर्णपणे लंब असते. समतल S ध्रुवीकरण, अपवर्तित प्रकाशाची ध्रुवीकरण स्थिती घटना समतल P ध्रुवीकरणाशी जवळजवळ समांतर असते, यावेळी विशिष्ट घटना कोनास ब्रूस्टर अँगल म्हणतात. जेव्हा प्रकाश ब्रुस्टर अँगलवर घडतो तेव्हा परावर्तित प्रकाश आणि अपवर्तित प्रकाश एकमेकांना लंब असतात. या गुणधर्माचा वापर करून, रेखीय ध्रुवीकृत प्रकाश तयार केला जाऊ शकतो.

3 निष्कर्ष

या पेपरमध्ये, आम्ही ऑप्टिकल ध्रुवीकरणाच्या मूलभूत ज्ञानाचा परिचय करून देतो, प्रकाश एक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह आहे, तरंग प्रभावासह, ध्रुवीकरण म्हणजे प्रकाश लहरीमधील विद्युत क्षेत्र सदिशाचे कंपन. आम्ही तीन मूलभूत ध्रुवीकरण अवस्था सादर केल्या आहेत, लंबवर्तुळाकार ध्रुवीकरण, रेखीय ध्रुवीकरण आणि वर्तुळाकार ध्रुवीकरण, जे बहुतेक वेळा दैनंदिन कामात वापरले जातात. ध्रुवीकरणाच्या वेगवेगळ्या डिग्रीनुसार, प्रकाश स्रोत नॉन-ध्रुवीकृत प्रकाश, अंशतः ध्रुवीकृत प्रकाश आणि पूर्णपणे ध्रुवीकृत प्रकाशात विभागला जाऊ शकतो, ज्याला व्यवहारात वेगळे करणे आणि भेदभाव करणे आवश्यक आहे. वरील अनेकांच्या प्रतिसादात.

संपर्क:

Email:info@pliroptics.com ;

फोन/Whatsapp/Wechat:86 19013265659

वेब:www.pliroptics.com

जोडा:बिल्डिंग 1, नं.1558, इंटेलिजन्स रोड, किंगबाईजियांग, चेंगडू, सिचुआन, चीन