Pengetahuan asas polarisasi optik

1 Polarisasi cahaya

Cahaya mempunyai tiga sifat asas iaitu panjang gelombang, keamatan dan polarisasi.Panjang gelombang cahaya mudah difahami, mengambil cahaya biasa yang boleh dilihat sebagai contoh, julat panjang gelombang ialah 380~780nm.Keamatan cahaya juga mudah difahami, dan sama ada pancaran cahaya itu kuat atau lemah boleh dicirikan oleh saiz kuasa.Sebaliknya, ciri polarisasi cahaya ialah perihalan arah getaran vektor medan elektrik cahaya, yang tidak dapat dilihat dan disentuh, jadi ia biasanya tidak mudah difahami, bagaimanapun, pada hakikatnya, ciri polarisasi cahaya. juga sangat penting, dan mempunyai pelbagai aplikasi dalam kehidupan, seperti paparan kristal cecair yang kita lihat setiap hari, teknologi polarisasi digunakan untuk mencapai paparan warna dan pelarasan kontras.Apabila menonton filem 3D di pawagam, cermin mata 3D juga digunakan pada polarisasi cahaya.Bagi mereka yang terlibat dalam kerja optik, pemahaman penuh tentang polarisasi dan aplikasinya dalam sistem optik praktikal akan sangat membantu dalam mempromosikan kejayaan produk dan projek.Oleh itu, dari awal artikel ini, kami akan menggunakan penerangan ringkas untuk memperkenalkan polarisasi cahaya, supaya setiap orang mempunyai pemahaman yang mendalam tentang polarisasi, dan penggunaan yang lebih baik dalam kerja.

2 Pengetahuan asas polarisasi

Oleh kerana terdapat banyak konsep yang terlibat, kami akan membahagikannya kepada beberapa ringkasan untuk memperkenalkannya langkah demi langkah.

2.1 Konsep polarisasi

Kita tahu bahawa cahaya adalah sejenis gelombang elektromagnet, seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut, gelombang elektromagnet terdiri daripada medan elektrik E dan medan magnet B, yang berserenjang antara satu sama lain.Kedua-dua gelombang itu berayun mengikut arah masing-masing dan merambat secara mendatar sepanjang arah perambatan Z.

Oleh kerana medan elektrik dan medan magnet berserenjang antara satu sama lain, fasa adalah sama, dan arah perambatan adalah sama, jadi polarisasi cahaya diterangkan dengan menganalisis getaran medan elektrik dalam amalan.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, vektor medan elektrik E boleh diuraikan menjadi vektor Ex dan vektor Ey, dan polarisasi yang dipanggil ialah taburan arah ayunan komponen medan elektrik Ex dan Ey mengikut masa dan ruang.

2.2 Beberapa keadaan polarisasi asas

A. Polarisasi elips

Polarisasi elips ialah keadaan polarisasi paling asas, di mana dua komponen medan elektrik mempunyai perbezaan fasa malar (satu merambat lebih cepat, satu merambat lebih perlahan), dan perbezaan fasa tidak sama dengan gandaan integer π/2, dan amplitud boleh sama atau berbeza.Jika anda melihat di sepanjang arah perambatan, garis kontur trajektori titik akhir vektor medan elektrik akan melukis elips, seperti ditunjukkan di bawah:

B, polarisasi linear

Polarisasi linear ialah satu bentuk khas polarisasi eliptik, apabila dua komponen medan elektrik bukan perbezaan fasa, vektor medan elektrik berayun dalam satah yang sama, jika dilihat sepanjang arah perambatan, kontur trajektori titik akhir vektor medan elektrik ialah garis lurus .Jika kedua-dua komponen mempunyai amplitud yang sama, ini ialah polarisasi linear 45 darjah yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

C, polarisasi bulat

Polarisasi bulat juga merupakan satu bentuk khas polarisasi elips, apabila kedua-dua komponen medan elektrik mempunyai perbezaan fasa 90 darjah dan amplitud yang sama, sepanjang arah perambatan, trajektori titik akhir vektor medan elektrik adalah bulatan, seperti yang ditunjukkan dalam angka berikut:

2.3 Klasifikasi polarisasi sumber cahaya

Cahaya yang dipancarkan terus daripada sumber cahaya biasa ialah set tidak teratur cahaya terkutub yang tidak terkira banyaknya, jadi ia tidak dapat ditemui ke arah mana keamatan cahaya dipincang apabila diperhatikan secara langsung.Keamatan gelombang cahaya jenis ini yang bergetar dalam semua arah dipanggil cahaya semula jadi, ia mempunyai perubahan rawak keadaan polarisasi dan perbezaan fasa, termasuk semua arah getaran yang mungkin berserenjang dengan arah perambatan gelombang cahaya, tidak menunjukkan polarisasi, tergolong dalam cahaya tidak terkutub.Cahaya semula jadi biasa termasuk cahaya matahari, cahaya daripada mentol rumah, dan sebagainya.

Cahaya terkutub sepenuhnya mempunyai arah ayunan gelombang elektromagnet yang stabil, dan kedua-dua komponen medan elektrik mempunyai perbezaan fasa malar, yang termasuk cahaya terkutub linear yang disebutkan di atas, cahaya terpolarisasi elips dan cahaya terkutub bulat.

Cahaya separa terkutub mempunyai dua komponen cahaya semula jadi dan cahaya terpolarisasi, seperti pancaran laser yang sering kita gunakan, iaitu bukan cahaya terkutub sepenuhnya atau cahaya tidak terkutub, maka ia tergolong dalam cahaya terkutub separa.Untuk mengukur perkadaran cahaya terkutub dalam jumlah keamatan cahaya, konsep Darjah Polarisasi (DOP) diperkenalkan, iaitu nisbah keamatan cahaya terpolarisasi kepada jumlah keamatan cahaya, antara 0 hingga 1,0 untuk tidak terkutub. cahaya, 1 untuk cahaya terkutub sepenuhnya.Di samping itu, polarisasi linear (DOLP) ialah nisbah keamatan cahaya terpolarisasi linear kepada jumlah keamatan cahaya, manakala polarisasi bulatan (DOCP) ialah nisbah keamatan cahaya terkutub bulat kepada jumlah keamatan cahaya.Dalam kehidupan, lampu LED biasa mengeluarkan cahaya terkutub separa.

2.4 Penukaran antara keadaan polarisasi

Banyak elemen optik mempunyai kesan ke atas polarisasi rasuk, yang kadangkala dijangka oleh pengguna dan kadangkala tidak dijangka.Sebagai contoh, jika pancaran cahaya dipantulkan, polarisasinya biasanya akan berubah, dalam kes cahaya semula jadi, dipantulkan melalui permukaan air, ia akan menjadi cahaya terkutub separa.

Selagi rasuk tidak dipantulkan atau melalui mana-mana medium polarisasi, keadaan polarisasinya kekal stabil.Jika anda ingin menukar keadaan polarisasi rasuk secara kuantitatif, anda boleh menggunakan elemen optik polarisasi untuk berbuat demikian.Contohnya, plat suku gelombang ialah unsur polarisasi biasa, yang diperbuat daripada bahan kristal dwirefringen, dibahagikan kepada paksi cepat dan arah paksi perlahan, dan boleh melambatkan fasa π/2 (90°) vektor medan elektrik selari. kepada paksi perlahan, manakala vektor medan elektrik selari dengan paksi cepat tidak mempunyai kelewatan, supaya apabila cahaya terkutub linear berlaku pada plat suku gelombang pada Sudut polarisasi 45 darjah, Pancaran cahaya melalui plat gelombang menjadi cahaya terkutub bulat, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.Pertama, cahaya semula jadi ditukar kepada cahaya terpolarisasi linear dengan polarizer linear, dan kemudian cahaya terpolarisasi linear melalui 1/4 panjang gelombang dan menjadi cahaya terkutub bulat, dan keamatan cahaya tidak berubah.

Begitu juga, apabila rasuk bergerak ke arah yang bertentangan dan cahaya terkutub bulat mencecah plat 1/4 pada Sudut polarisasi 45 darjah, rasuk yang berlalu menjadi cahaya terkutub linear.

Cahaya terkutub linear boleh ditukar kepada cahaya tidak terkutub dengan menggunakan sfera penyepaduan yang disebutkan dalam artikel sebelumnya.Selepas cahaya terpolarisasi linear memasuki sfera penyepaduan, ia dipantulkan beberapa kali dalam sfera, dan getaran medan elektrik terganggu, supaya hujung keluaran sfera penyepaduan boleh mendapat cahaya tidak terpolarisasi.

Cahaya 2.5 P, cahaya S dan Sudut Brewster

Kedua-dua P-light dan S-light terkutub secara linear, terkutub dalam arah serenjang antara satu sama lain, dan ia berguna apabila mempertimbangkan pantulan dan pembiasan rasuk.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, pancaran cahaya bersinar pada satah kejadian, membentuk pantulan dan pembiasan, dan satah yang dibentuk oleh pancaran tuju dan normal ditakrifkan sebagai satah tuju.Cahaya P (huruf pertama Selari, bermaksud selari) ialah cahaya yang arah polarisasinya selari dengan satah tuju, dan cahaya S (huruf pertama Senkrecht, bermaksud menegak) ialah cahaya yang arah polarisasinya berserenjang dengan satah tuju.

Di bawah keadaan biasa, apabila cahaya semula jadi dipantulkan dan dibiaskan pada antara muka dielektrik, cahaya yang dipantulkan dan cahaya yang dibiaskan adalah cahaya terkutub sebahagiannya, hanya apabila Sudut tuju adalah Sudut tertentu, keadaan polarisasi cahaya yang dipantulkan sepenuhnya berserenjang dengan kejadian. polarisasi satah S, keadaan polarisasi cahaya terbias hampir selari dengan polarisasi satah kejadian P, pada masa ini Sudut kejadian tertentu dipanggil Sudut Brewster.Apabila cahaya datang pada Sudut Brewster, cahaya yang dipantulkan dan cahaya yang dibiaskan berserenjang antara satu sama lain.Menggunakan sifat ini, cahaya terkutub linear boleh dihasilkan.

3 Kesimpulan

Dalam makalah ini, kami memperkenalkan pengetahuan asas polarisasi optik, cahaya adalah gelombang elektromagnet, dengan kesan gelombang, polarisasi ialah getaran vektor medan elektrik dalam gelombang cahaya.Kami telah memperkenalkan tiga keadaan polarisasi asas, polarisasi eliptik, polarisasi linear dan polarisasi bulat, yang sering digunakan dalam kerja harian.Mengikut tahap polarisasi yang berbeza, sumber cahaya boleh dibahagikan kepada cahaya tidak terkutub, cahaya separa terpolarisasi dan cahaya terkutub sepenuhnya, yang perlu dibezakan dan didiskriminasi dalam amalan.Sebagai tindak balas kepada beberapa perkara di atas.

Hubungi:

Email:info@pliroptics.com ;

Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659

web：www.pliroptics.com

Tambah:Bangunan 1, No.1558, jalan risikan, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china