1 Polarisatie van licht
Licht heeft drie basiseigenschappen, namelijk golflengte, intensiteit en polarisatie. De golflengte van licht is gemakkelijk te begrijpen. Als we het gewone zichtbare licht als voorbeeld nemen, bedraagt het golflengtebereik 380 ~ 780 nm. De intensiteit van het licht is ook gemakkelijk te begrijpen, en of een lichtstraal sterk of zwak is, kan worden gekarakteriseerd door de grootte van het vermogen. De polarisatiekarakteristiek van licht is daarentegen de beschrijving van de trillingsrichting van de elektrische veldvector van licht, die niet kan worden gezien en aangeraakt, dus het is meestal niet gemakkelijk te begrijpen, maar in werkelijkheid is de polarisatiekarakteristiek van licht is ook erg belangrijk en heeft een breed scala aan toepassingen in het leven, zoals het LCD-scherm dat we elke dag zien, de polarisatietechnologie wordt gebruikt om kleurweergave en contrastaanpassing te bereiken. Bij het kijken naar 3D-films in de bioscoop wordt de 3D-bril ook toegepast op de polarisatie van licht. Voor degenen die zich bezighouden met optisch werk zal een volledig begrip van polarisatie en de toepassing ervan in praktische optische systemen zeer nuttig zijn bij het bevorderen van het succes van producten en projecten. Daarom zullen we vanaf het begin van dit artikel een eenvoudige beschrijving gebruiken om de polarisatie van licht te introduceren, zodat iedereen een diep begrip van polarisatie krijgt en deze beter in het werk kan gebruiken.
2 Basiskennis van polarisatie
Omdat er veel concepten bij betrokken zijn, zullen we ze in verschillende samenvattingen verdelen om ze stap voor stap te introduceren.
2.1 Concept van polarisatie
We weten dat licht een soort elektromagnetische golf is, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. De elektromagnetische golf bestaat uit een elektrisch veld E en een magnetisch veld B, die loodrecht op elkaar staan. De twee golven oscilleren in hun respectievelijke richtingen en planten zich horizontaal voort langs de voortplantingsrichting Z.
Omdat het elektrische veld en het magnetische veld loodrecht op elkaar staan, is de fase hetzelfde en is de voortplantingsrichting hetzelfde. Daarom wordt de polarisatie van licht beschreven door de trilling van het elektrische veld in de praktijk te analyseren.
Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding kan de elektrische veldvector E worden ontleed in Ex-vector en Ey-vector, en de zogenaamde polarisatie is de verdeling van de oscillatierichting van de elektrische veldcomponenten Ex en Ey over tijd en ruimte.
2.2 Verschillende fundamentele polarisatietoestanden
A. Elliptische polarisatie
Elliptische polarisatie is de meest basale polarisatietoestand, waarin twee elektrische veldcomponenten een constant faseverschil hebben (de ene plant zich sneller voort, de andere plant zich langzamer voort), en het faseverschil is niet gelijk aan een geheel veelvoud van π/2, en de amplitude kan hetzelfde of verschillend zijn. Als je in de voortplantingsrichting kijkt, zal de contourlijn van het eindpunttraject van de elektrische veldvector een ellips tekenen, zoals hieronder weergegeven:
B, lineaire polarisatie
Lineaire polarisatie is een speciale vorm van elliptische polarisatie, wanneer de twee elektrische veldcomponenten geen faseverschil zijn, oscilleert de elektrische veldvector in hetzelfde vlak. Gezien in de voortplantingsrichting is de trajectcontour van het eindpunt van de elektrische veldvector een rechte lijn . Als de twee componenten dezelfde amplitude hebben, is dit de lineaire polarisatie van 45 graden zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
C, circulaire polarisatie
Circulaire polarisatie is ook een speciale vorm van elliptische polarisatie, wanneer de twee elektrische veldcomponenten een faseverschil van 90 graden en dezelfde amplitude hebben, langs de voortplantingsrichting, is het eindpunttraject van de elektrische veldvector een cirkel, zoals weergegeven in de afbeelding volgende figuur:
2.3 Polarisatieclassificatie van lichtbron
Het licht dat rechtstreeks door de gewone lichtbron wordt uitgezonden, is een onregelmatige reeks van talloze gepolariseerd licht, zodat bij directe waarneming niet kan worden vastgesteld in welke richting de lichtintensiteit vertekend is. Dit soort lichtgolfintensiteit dat in alle richtingen trilt, wordt natuurlijk licht genoemd, het heeft een willekeurige verandering van de polarisatietoestand en faseverschil, inclusief alle mogelijke trillingsrichtingen loodrecht op de voortplantingsrichting van de lichtgolf, vertoont geen polarisatie, behoort tot de niet-gepolariseerd licht. Gewoon natuurlijk licht omvat zonlicht, licht van huishoudelijke lampen, enzovoort.
Volledig gepolariseerd licht heeft een stabiele elektromagnetische golfoscillatierichting en de twee componenten van het elektrische veld hebben een constant faseverschil, waaronder het hierboven genoemde lineair gepolariseerde licht, elliptisch gepolariseerd licht en circulair gepolariseerd licht.
Gedeeltelijk gepolariseerd licht heeft twee componenten: natuurlijk licht en gepolariseerd licht, zoals de laserstraal die we vaak gebruiken, die noch volledig gepolariseerd licht, noch niet-gepolariseerd licht is, en behoort dan tot gedeeltelijk gepolariseerd licht. Om het aandeel gepolariseerd licht in de totale lichtintensiteit te kwantificeren, wordt het concept van Polarisatiegraad (DOP) geïntroduceerd. Dit is de verhouding tussen de intensiteit van gepolariseerd licht en de totale lichtintensiteit, variërend van 0 tot 1,0 voor niet-gepolariseerd licht. licht, 1 voor volledig gepolariseerd licht. Bovendien is lineaire polarisatie (DOLP) de verhouding van lineair gepolariseerde lichtintensiteit tot totale lichtintensiteit, terwijl circulaire polarisatie (DOCP) de verhouding is van circulair gepolariseerde lichtintensiteit tot totale lichtintensiteit. In het leven zenden gewone LED-lampen gedeeltelijk gepolariseerd licht uit.
2.4 Conversie tussen polarisatietoestanden
Veel optische elementen hebben invloed op de polarisatie van de bundel, wat de gebruiker soms wel en soms niet verwacht. Als bijvoorbeeld een lichtstraal wordt gereflecteerd, zal de polarisatie ervan gewoonlijk veranderen. In het geval van natuurlijk licht dat door het wateroppervlak wordt gereflecteerd, wordt het gedeeltelijk gepolariseerd licht.
Zolang de straal niet wordt gereflecteerd of door een polariserend medium gaat, blijft de polarisatietoestand stabiel. Als u de polarisatietoestand van de straal kwantitatief wilt wijzigen, kunt u hiervoor het optische polarisatie-element gebruiken. Een kwartgolfplaat is bijvoorbeeld een gemeenschappelijk polarisatie-element, dat is gemaakt van dubbelbrekend kristalmateriaal, verdeeld in snelle as- en langzame asrichtingen, en kan de fase van π/2 (90 °) van de parallelle elektrische veldvector vertragen. naar de langzame as, terwijl de elektrische veldvector evenwijdig aan de snelle as geen vertraging heeft, zodat wanneer lineair gepolariseerd licht invalt op de kwartgolfplaat met een polarisatiehoek van 45 graden, de lichtstraal door de golfplaat wordt circulair gepolariseerd licht, zoals weergegeven in het onderstaande diagram. Eerst wordt het natuurlijke licht met de lineaire polarisator veranderd in lineair gepolariseerd licht, en vervolgens gaat het lineair gepolariseerde licht door 1/4 golflengte en wordt het circulair gepolariseerd licht, en de lichtintensiteit blijft onveranderd.
Op dezelfde manier wordt de passerende straal lineair gepolariseerd licht wanneer de straal in de tegenovergestelde richting beweegt en het circulair gepolariseerde licht de 1/4 plaat raakt met een polarisatiehoek van 45 graden.
Lineair gepolariseerd licht kan worden omgezet in ongepolariseerd licht door gebruik te maken van de in het vorige artikel genoemde integrerende bol. Nadat het lineair gepolariseerde licht de integrerende bol binnengaat, wordt het verschillende keren in de bol gereflecteerd en wordt de trilling van het elektrische veld verstoord, zodat het uitgangsuiteinde van de integrerende bol niet-gepolariseerd licht kan ontvangen.
2,5 P licht, S licht en Brewster Angle
Zowel P-licht als S-licht zijn lineair gepolariseerd, gepolariseerd in loodrechte richtingen ten opzichte van elkaar, en ze zijn nuttig bij het beschouwen van de reflectie en breking van de straal. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding schijnt een lichtstraal op het invalsvlak, waardoor reflectie en breking ontstaat, en het vlak gevormd door de invallende straal en de normaal wordt gedefinieerd als het invalsvlak. P-licht (eerste letter van Parallel, wat parallel betekent) is licht waarvan de polarisatierichting evenwijdig is aan het invalsvlak, en S-licht (eerste letter van Senkrecht, wat verticaal betekent) is licht waarvan de polarisatierichting loodrecht op het invalsvlak staat.
Onder normale omstandigheden, wanneer natuurlijk licht wordt gereflecteerd en gebroken op het diëlektrische grensvlak, zijn het gereflecteerde licht en het gebroken licht gedeeltelijk gepolariseerd licht. Alleen wanneer de invalshoek een specifieke hoek is, staat de polarisatietoestand van het gereflecteerde licht volledig loodrecht op het invallende licht. vlak S-polarisatie, de polarisatietoestand van het gebroken licht is bijna parallel aan de invallende vlak-P-polarisatie, op dit moment wordt de specifieke invalshoek Brewster-hoek genoemd. Wanneer licht invalt bij Brewster Angle, staan het gereflecteerde licht en het gebroken licht loodrecht op elkaar. Met behulp van deze eigenschap kan lineair gepolariseerd licht worden geproduceerd.
3 Conclusie
In dit artikel introduceren we de basiskennis van optische polarisatie, licht is een elektromagnetische golf, met golfeffect, polarisatie is de trilling van de elektrische veldvector in de lichtgolf. We hebben drie fundamentele polarisatietoestanden geïntroduceerd, elliptische polarisatie, lineaire polarisatie en circulaire polarisatie, die vaak in het dagelijks werk worden gebruikt. Afhankelijk van de verschillende mate van polarisatie kan de lichtbron worden onderverdeeld in niet-gepolariseerd licht, gedeeltelijk gepolariseerd licht en volledig gepolariseerd licht, wat in de praktijk moet worden onderscheiden en onderscheiden. Als reactie op bovenstaande meerdere.
Contact:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefoon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Toevoegen: Gebouw 1, nr. 1558, inlichtingenweg, qingbaijiang, chengdu, Sichuan, China
Posttijd: 27 mei 2024
