1 Polaryzacja światła
Światło ma trzy podstawowe właściwości, a mianowicie długość fali, intensywność i polaryzację. Długość fali światła jest łatwa do zrozumienia, biorąc za przykład zwykłe światło widzialne, zakres długości fal wynosi 380 ~ 780 nm. Intensywność światła jest również łatwa do zrozumienia, a to, czy wiązka światła jest silna, czy słaba, można scharakteryzować na podstawie wielkości mocy. Natomiast charakterystyka polaryzacyjna światła to opis kierunku drgań wektora pola elektrycznego światła, którego nie można zobaczyć ani dotknąć, więc zwykle nie jest łatwo zrozumieć, jednak w rzeczywistości charakterystyka polaryzacji światła jest również bardzo ważny i ma szeroki zakres zastosowań w życiu, takich jak wyświetlacz ciekłokrystaliczny, który widzimy na co dzień, technologia polaryzacji służy do uzyskania wyświetlania kolorów i regulacji kontrastu. Podczas oglądania filmów 3D w kinie okulary 3D uwzględniają także polaryzację światła. Dla osób zajmujących się pracą optyczną pełne zrozumienie polaryzacji i jej zastosowania w praktycznych układach optycznych będzie bardzo pomocne w promowaniu sukcesu produktów i projektów. Dlatego od początku tego artykułu będziemy posługiwać się prostym opisem, aby wprowadzić polaryzację światła, aby każdy miał głębokie zrozumienie polaryzacji i lepsze wykorzystanie jej w pracy.
2 Podstawowa wiedza o polaryzacji
Ponieważ pojęć jest wiele, podzielimy je na kilka podsumowań, aby przedstawić je krok po kroku.
2.1 Pojęcie polaryzacji
Wiemy, że światło jest rodzajem fali elektromagnetycznej, jak pokazano na poniższym rysunku, fala elektromagnetyczna składa się z pola elektrycznego E i pola magnetycznego B, które są do siebie prostopadłe. Obie fale oscylują w swoich odpowiednich kierunkach i rozchodzą się poziomo wzdłuż kierunku propagacji Z.
Ponieważ pole elektryczne i pole magnetyczne są do siebie prostopadłe, faza jest taka sama, a kierunek propagacji taki sam, dlatego polaryzację światła opisuje się, analizując w praktyce drgania pola elektrycznego.
Jak pokazano na poniższym rysunku, wektor pola elektrycznego E można rozłożyć na wektor Ex i wektor Ey, a tzw. polaryzacja to rozkład kierunku oscylacji składowych pola elektrycznego Ex i Ey w czasie i przestrzeni.
2.2 Kilka podstawowych stanów polaryzacji
A. Polaryzacja eliptyczna
Polaryzacja eliptyczna jest najbardziej podstawowym stanem polaryzacji, w którym dwie składowe pola elektrycznego mają stałą różnicę faz (jedna rozchodzi się szybciej, druga wolniej), a różnica faz nie jest całkowitą wielokrotnością π/2, a amplituda może być taki sam lub inny. Jeśli spojrzysz wzdłuż kierunku propagacji, linia konturowa trajektorii punktu końcowego wektora pola elektrycznego narysuje elipsę, jak pokazano poniżej:
B, polaryzacja liniowa
Polaryzacja liniowa jest specjalną formą polaryzacji eliptycznej, gdy dwie składowe pola elektrycznego nie są różnicą fazową, wektor pola elektrycznego oscyluje w tej samej płaszczyźnie, patrząc wzdłuż kierunku propagacji, kontur trajektorii punktu końcowego wektora pola elektrycznego jest linią prostą . Jeśli obie składowe mają tę samą amplitudę, jest to polaryzacja liniowa 45 stopni pokazana na poniższym rysunku.
C, polaryzacja kołowa
Polaryzacja kołowa jest również specjalną formą polaryzacji eliptycznej, gdy dwie składowe pola elektrycznego mają różnicę fazową wynoszącą 90 stopni i tę samą amplitudę, wzdłuż kierunku propagacji, trajektoria punktu końcowego wektora pola elektrycznego jest kołem, jak pokazano na rysunku następujący rysunek:
2.3 Klasyfikacja polaryzacji źródła światła
Światło emitowane bezpośrednio ze zwykłego źródła światła jest nieregularnym zbiorem niezliczonej liczby spolaryzowanych świateł, zatem przy bezpośredniej obserwacji nie można stwierdzić, w którym kierunku odchyla się natężenie światła. Ten rodzaj natężenia fali świetlnej, który wibruje we wszystkich kierunkach, nazywany jest światłem naturalnym, charakteryzuje się przypadkową zmianą stanu polaryzacji i różnicą faz, obejmującą wszystkie możliwe kierunki drgań prostopadłe do kierunku propagacji fali świetlnej, nie wykazuje polaryzacji, należy do światło niespolaryzowane. Typowe światło naturalne obejmuje światło słoneczne, światło z żarówek domowych i tak dalej.
Światło w pełni spolaryzowane ma stabilny kierunek oscylacji fali elektromagnetycznej, a dwie składowe pola elektrycznego mają stałą różnicę faz, co obejmuje wspomniane powyżej światło spolaryzowane liniowo, światło spolaryzowane eliptycznie i światło spolaryzowane kołowo.
Światło częściowo spolaryzowane składa się z dwóch składników światła naturalnego i światła spolaryzowanego, takich jak wiązka laserowa, której często używamy, która nie jest ani światłem w pełni spolaryzowanym, ani światłem niespolaryzowanym, wówczas należy do światła częściowo spolaryzowanego. W celu ilościowego określenia udziału światła spolaryzowanego w całkowitym natężeniu światła wprowadza się pojęcie stopnia polaryzacji (DOP), czyli stosunek natężenia światła spolaryzowanego do całkowitego natężenia światła, wahający się od 0 do 1,0 dla światła niespolaryzowanego. światło, 1 dla światła w pełni spolaryzowanego. Ponadto polaryzacja liniowa (DOLP) to stosunek natężenia światła spolaryzowanego liniowo do całkowitego natężenia światła, podczas gdy polaryzacja kołowa (DOCP) to stosunek natężenia światła spolaryzowanego kołowo do całkowitego natężenia światła. W życiu popularne diody LED emitują częściowo spolaryzowane światło.
2.4 Konwersja pomiędzy stanami polaryzacji
Wiele elementów optycznych ma wpływ na polaryzację wiązki, czego użytkownik czasami oczekuje, a czasem nie. Przykładowo, jeżeli wiązka światła zostanie odbita, to zazwyczaj zmieni się jej polaryzacja, w przypadku światła naturalnego odbitego przez powierzchnię wody stanie się ona światłem częściowo spolaryzowanym.
Dopóki wiązka nie zostanie odbita ani nie przejdzie przez żaden ośrodek polaryzujący, jej stan polaryzacji pozostaje stabilny. Jeśli chcesz ilościowo zmienić stan polaryzacji wiązki, możesz użyć do tego elementu optycznego polaryzacji. Na przykład płytka ćwierćfalowa jest powszechnym elementem polaryzacyjnym, który jest wykonany z dwójłomnego materiału krystalicznego, podzielonego na kierunki osi szybkiej i wolnej i może opóźniać fazę π/2 (90°) wektora pola elektrycznego równolegle do osi wolnej, natomiast wektor pola elektrycznego równoległy do osi szybkiej nie ma opóźnienia, tak że gdy światło spolaryzowane liniowo pada na ćwierćfalówkę pod kątem polaryzacji 45 stopni, wiązka światła przechodząca przez płytkę falową staje się światło spolaryzowane kołowo, jak pokazano na poniższym schemacie. Najpierw światło naturalne zmienia się w światło spolaryzowane liniowo za pomocą polaryzatora liniowego, a następnie światło spolaryzowane liniowo przechodzi przez 1/4 długości fali i staje się światłem spolaryzowanym kołowo, a natężenie światła pozostaje niezmienione.
Podobnie, gdy wiązka przemieszcza się w przeciwnym kierunku, a światło spolaryzowane kołowo uderza w płytkę 1/4 pod kątem polaryzacji 45 stopni, wiązka przechodząca staje się światłem spolaryzowanym liniowo.
Światło spolaryzowane liniowo można zamienić na światło niespolaryzowane, wykorzystując wspomnianą w poprzednim artykule kulę całkującą. Gdy światło spolaryzowane liniowo wejdzie do sfery integrującej, odbija się kilka razy w kuli, a wibracje pola elektrycznego zostają zakłócone, tak że koniec wyjściowy kuli integrującej może uzyskać światło niespolaryzowane.
Światło 2,5 P, światło S i kąt Brewstera
Zarówno światło P, jak i światło S są spolaryzowane liniowo, spolaryzowane w kierunkach prostopadłych do siebie i są przydatne przy rozważaniu odbicia i załamania wiązki. Jak pokazano na poniższym rysunku, wiązka światła pada na płaszczyznę padającą, tworząc odbicie i załamanie, a płaszczyznę utworzoną przez wiązkę padającą i normalną definiuje się jako płaszczyznę padającą. Światło P (pierwsza litera słowa Równoległy, czyli równoległy) to światło, którego kierunek polaryzacji jest równoległy do płaszczyzny padania, a światło S (pierwsza litera Senkrechta, czyli pionowy) to światło, którego kierunek polaryzacji jest prostopadły do płaszczyzny padania.
W normalnych okolicznościach, gdy światło naturalne jest odbijane i załamywane na granicy dielektrycznej, światło odbite i światło załamane są światłem częściowo spolaryzowanym, tylko wtedy, gdy kąt padania jest określonym kątem, stan polaryzacji światła odbitego jest całkowicie prostopadły do padającego światła polaryzacja płaszczyzny S, stan polaryzacji załamanego światła jest prawie równoległy do polaryzacji płaszczyzny padającej P, w tym momencie specyficzny kąt padania nazywany jest kątem Brewstera. Kiedy światło pada pod kątem Brewstera, światło odbite i światło załamane są do siebie prostopadłe. Korzystając z tej właściwości, można wytworzyć światło spolaryzowane liniowo.
3 Wniosek
W artykule wprowadzamy podstawową wiedzę na temat polaryzacji optycznej, światło jest falą elektromagnetyczną, z efektem falowym, polaryzacja to drgania wektora pola elektrycznego w fali świetlnej. Wprowadziliśmy trzy podstawowe stany polaryzacji, polaryzację eliptyczną, polaryzację liniową i polaryzację kołową, które są często wykorzystywane w codziennej pracy. Ze względu na różny stopień polaryzacji źródła światła można podzielić na światło niespolaryzowane, światło częściowo spolaryzowane i światło całkowicie spolaryzowane, co w praktyce wymaga rozróżnienia i rozróżnienia. W odpowiedzi na kilka powyższych.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
sieć:www.pliroptics.com
Dodaj:Budynek 1, nr 1558, droga wywiadowcza, Qingbaijiang, Chengdu, Syczuan, Chiny
Czas publikacji: 27 maja 2024 r
