1 Polarisering av lys
Lys har tre grunnleggende egenskaper, nemlig bølgelengde, intensitet og polarisering. Bølgelengden til lys er lett å forstå, med det vanlige synlige lyset som et eksempel, er bølgelengdeområdet 380 ~ 780nm. Lysintensiteten er også lett å forstå, og om en lysstråle er sterk eller svak kan karakteriseres av kraftens størrelse. I motsetning er lysets polarisasjonskarakteristikk beskrivelsen av vibrasjonsretningen til lysets elektriske feltvektoren, som ikke kan sees og berøres, så det er vanligvis ikke lett å forstå, men i virkeligheten er polarisasjonskarakteristikken til lys er også veldig viktig, og har et bredt spekter av bruksområder i livet, som flytende krystallskjermen vi ser hver dag, polarisasjonsteknologien brukes for å oppnå fargevisning og kontrastjustering. Når du ser på 3D-filmer på kino, brukes 3D-brillene også på polarisering av lys. For de som er engasjert i optisk arbeid, vil en full forståelse av polarisering og dens anvendelse i praktiske optiske systemer være svært nyttig for å fremme suksessen til produkter og prosjekter. Derfor vil vi fra begynnelsen av denne artikkelen bruke en enkel beskrivelse for å introdusere polarisering av lys, slik at alle har en dyp forståelse av polarisering, og bedre bruk i arbeidet.
2 Grunnleggende kunnskap om polarisering
Fordi det er mange konsepter involvert, vil vi dele dem inn i flere sammendrag for å introdusere dem trinn for trinn.
2.1 Begrepet polarisering
Vi vet at lys er en slags elektromagnetisk bølge, som vist i følgende figur består elektromagnetisk bølge av elektrisk felt E og magnetfelt B, som er vinkelrett på hverandre. De to bølgene svinger i hver sin retning og forplanter seg horisontalt langs forplantningsretningen Z.
Fordi det elektriske feltet og magnetfeltet er vinkelrett på hverandre, er fasen den samme, og forplantningsretningen er den samme, så polarisasjonen av lys beskrives ved å analysere vibrasjonen til det elektriske feltet i praksis.
Som vist i figuren under kan den elektriske feltvektoren E dekomponeres i Ex vektor og Ey vektor, og den såkalte polarisasjonen er fordelingen av oscillasjonsretningen til de elektriske feltkomponentene Ex og Ey over tid og rom.
2.2 Flere grunnleggende polarisasjonstilstander
A. Elliptisk polarisering
Elliptisk polarisering er den mest grunnleggende polarisasjonstilstanden, der to elektriske feltkomponenter har en konstant faseforskjell (en forplanter seg raskere, en forplanter seg langsommere), og faseforskjellen er ikke lik et heltallsmultiplum av π/2, og amplituden kan være lik eller forskjellig. Hvis du ser langs forplantningsretningen, vil konturlinjen til endepunktbanen til den elektriske feltvektoren tegne en ellipse, som vist nedenfor:
B, lineær polarisering
Lineær polarisering er en spesiell form for elliptisk polarisering, når de to elektriske feltkomponentene ikke er faseforskjeller, svinger den elektriske feltvektoren i samme plan, hvis sett langs forplantningsretningen, er den elektriske feltvektorens endepunktbanekontur en rett linje . Hvis de to komponentene har samme amplitude, er dette den 45 graders lineære polarisasjonen vist i figuren nedenfor.
C, sirkulær polarisering
Sirkulær polarisering er også en spesiell form for elliptisk polarisering, når de to elektriske feltkomponentene har en faseforskjell på 90 grader og samme amplitude, langs forplantningsretningen, er endepunktbanen til den elektriske feltvektoren en sirkel, som vist i følgende figur:
2.3 Polarisasjonsklassifisering av lyskilde
Lyset som sendes ut direkte fra den vanlige lyskilden er et uregelmessig sett med utallige polarisert lys, så det kan ikke finnes i hvilken retning lysintensiteten er forspent når det observeres direkte. Denne typen lysbølgeintensitet som vibrerer i alle retninger kalles naturlig lys, den har en tilfeldig endring av polarisasjonstilstand og faseforskjell, inkludert alle mulige vibrasjonsretninger vinkelrett på retningen av lysbølgens utbredelse, viser ikke polarisering, tilhører ikke-polarisert lys. Vanlig naturlig lys inkluderer sollys, lys fra husholdningspærer og så videre.
Fullt polarisert lys har en stabil elektromagnetisk bølgesvingningsretning, og de to komponentene i det elektriske feltet har en konstant faseforskjell, som inkluderer det ovennevnte lineære polariserte lyset, elliptisk polarisert lys og sirkulært polarisert lys.
Delvis polarisert lys har to komponenter av naturlig lys og polarisert lys, slik som laserstrålen vi ofte bruker, som verken er helt polarisert lys eller ikke-polarisert lys, da tilhører den delvis polarisert lys. For å kvantifisere andelen polarisert lys i den totale lysintensiteten, introduseres begrepet Degree of Polarization (DOP), som er forholdet mellom polarisert lysintensitet og den totale lysintensiteten, fra 0 til 1,0 for upolarisert lys, 1 for fullt polarisert lys. I tillegg er lineær polarisering (DOLP) forholdet mellom lineært polarisert lysintensitet og total lysintensitet, mens sirkulær polarisering (DOCP) er forholdet mellom sirkulært polarisert lysintensitet og total lysintensitet. I livet sender vanlige LED-lys ut delvis polarisert lys.
2.4 Konvertering mellom polarisasjonstilstander
Mange optiske elementer har en effekt på polariseringen av strålen, som noen ganger forventes av brukeren og noen ganger ikke forventes. For eksempel, hvis en lysstråle reflekteres, vil polarisasjonen vanligvis endre seg, i tilfelle av naturlig lys, reflektert gjennom vannoverflaten, vil det bli delvis polarisert lys.
Så lenge strålen ikke reflekteres eller passerer gjennom noe polariserende medium, forblir polarisasjonstilstanden stabil. Hvis du vil endre polarisasjonstilstanden til strålen kvantitativt, kan du bruke det optiske polarisasjonselementet til å gjøre det. For eksempel er en kvartbølgeplate et vanlig polarisasjonselement, som er laget av dobbeltbrytende krystallmateriale, delt inn i hurtigakse og langsomme akseretninger, og kan forsinke fasen til π/2 (90°) til den elektriske feltvektoren parallelt til den langsomme aksen, mens den elektriske feltvektoren parallelt med den hurtige aksen ikke har noen forsinkelse, slik at når lineært polarisert lys faller inn på kvartbølgeplaten ved en polarisasjonsvinkel på 45 grader, blir lysstrålen gjennom bølgeplaten sirkulært polarisert lys, som vist i diagrammet nedenfor. Først endres det naturlige lyset til lineært polarisert lys med den lineære polarisatoren, og deretter passerer det lineært polariserte lyset gjennom 1/4 bølgelengde og blir til sirkulært polarisert lys, og lysintensiteten er uendret.
På samme måte, når strålen beveger seg i motsatt retning og det sirkulært polariserte lyset treffer 1/4-platen med en 45 graders polarisasjonsvinkel, blir nærlyset lineært polarisert lys.
Lineært polarisert lys kan endres til upolarisert lys ved å bruke den integrerende sfæren nevnt i forrige artikkel. Etter at det lineært polariserte lyset kommer inn i den integrerende sfæren, reflekteres det flere ganger i sfæren, og vibrasjonen av det elektriske feltet blir forstyrret, slik at utgangsenden av den integrerende sfæren kan få ikke-polarisert lys.
2,5 P lys, S light og Brewster Angle
Både P-lys og S-lys er lineært polarisert, polarisert i vinkelrett retninger til hverandre, og de er nyttige når man vurderer refleksjon og brytning av strålen. Som vist i figuren nedenfor skinner en lysstråle på innfallsplanet og danner refleksjon og brytning, og planet som dannes av den innfallende strålen og normalen er definert som innfallsplanet. P-lys (første bokstav i Parallell, som betyr parallell) er lys hvis polarisasjonsretning er parallell med innfallsplanet, og S-lys (første bokstav i Senkrecht, som betyr vertikal) er lys hvis polarisasjonsretning er vinkelrett på innfallsplanet.
Under normale omstendigheter, når naturlig lys reflekteres og brytes på det dielektriske grensesnittet, er det reflekterte lyset og det brutte lyset delvis polarisert lys, bare når innfallsvinkelen er en spesifikk vinkel, er polarisasjonstilstanden til det reflekterte lyset helt vinkelrett på hendelsen plan S-polarisering, polarisasjonstilstanden til det brutte lyset er nesten parallelt med innfallsplanet P-polarisering, på dette tidspunktet kalles den spesifikke innfallsvinkelen Brewster Angle. Når lys faller inn ved Brewster Angle, er det reflekterte lyset og det brutte lyset vinkelrett på hverandre. Ved å bruke denne egenskapen kan lineært polarisert lys produseres.
3 Konklusjon
I denne artikkelen introduserer vi grunnleggende kunnskap om optisk polarisering, lys er en elektromagnetisk bølge, med bølgeeffekt, polarisering er vibrasjonen av den elektriske feltvektoren i lysbølgen. Vi har introdusert tre grunnleggende polarisasjonstilstander, elliptisk polarisering, lineær polarisering og sirkulær polarisering, som ofte brukes i det daglige arbeidet. I henhold til forskjellig grad av polarisering kan lyskilden deles inn i ikke-polarisert lys, delvis polarisert lys og fullt polarisert lys, som må skilles ut og diskrimineres i praksis. Som svar på de ovennevnte flere.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Legg til: bygning 1, nr. 1558, etterretningsvei, qingbaijiang, chengdu, sichuan, Kina
Innleggstid: 27. mai 2024
