1 Polarizarea luminii
Lumina are trei proprietăți de bază, și anume lungimea de undă, intensitatea și polarizarea. Lungimea de undă a luminii este ușor de înțeles, luând ca exemplu lumina vizibilă comună, intervalul de lungime de undă este de 380 ~ 780 nm. Intensitatea luminii este, de asemenea, ușor de înțeles, iar dacă un fascicul de lumină este puternic sau slab poate fi caracterizat de mărimea puterii. În schimb, caracteristica de polarizare a luminii este descrierea direcției de vibrație a vectorului câmpului electric al luminii, care nu poate fi văzut și atins, deci de obicei nu este ușor de înțeles, cu toate acestea, în realitate, caracteristica de polarizare a luminii este, de asemenea, foarte important și are o gamă largă de aplicații în viață, cum ar fi afișajul cu cristale lichide pe care îl vedem în fiecare zi, tehnologia de polarizare este folosită pentru a obține afișajul de culoare și ajustarea contrastului. Când vizionați filme 3D în cinematograf, ochelarii 3D sunt aplicați și la polarizarea luminii. Pentru cei implicați în lucrări optice, o înțelegere deplină a polarizării și a aplicării acesteia în sisteme optice practice va fi de mare ajutor în promovarea succesului produselor și proiectelor. Prin urmare, de la începutul acestui articol, vom folosi o descriere simplă pentru a introduce polarizarea luminii, astfel încât toată lumea să aibă o înțelegere profundă a polarizării și o utilizare mai bună în lucrare.
2 Cunoștințe de bază despre polarizare
Pentru că sunt multe concepte implicate, le vom împărți în mai multe rezumate pentru a le introduce pas cu pas.
2.1 Conceptul de polarizare
Știm că lumina este un fel de undă electromagnetică, așa cum se arată în figura următoare, unda electromagnetică este formată din câmpul electric E și câmpul magnetic B, care sunt perpendiculare unul pe celălalt. Cele două unde oscilează în direcțiile lor respective și se propagă orizontal de-a lungul direcției de propagare Z.
Deoarece câmpul electric și câmpul magnetic sunt perpendiculari unul pe celălalt, faza este aceeași, iar direcția de propagare este aceeași, deci polarizarea luminii este descrisă prin analizarea vibrației câmpului electric în practică.
După cum se arată în figura de mai jos, vectorul câmpului electric E poate fi descompus în vector Ex și vector Ey, iar așa-numita polarizare este distribuția direcției de oscilație a componentelor câmpului electric Ex și Ey în timp și spațiu.
2.2 Mai multe stări de polarizare de bază
A. Polarizare eliptică
Polarizarea eliptică este cea mai elementară stare de polarizare, în care două componente ale câmpului electric au o diferență de fază constantă (una care se propagă mai rapid, una care se propagă mai lent), iar diferența de fază nu este egală cu un multiplu întreg de π/2, iar amplitudinea poate fie la fel sau diferit. Dacă priviți de-a lungul direcției de propagare, linia de contur a traiectoriei punctului final a vectorului câmpului electric va desena o elipsă, după cum se arată mai jos:
B, polarizare liniară
Polarizarea liniară este o formă specială de polarizare eliptică, când cele două componente ale câmpului electric nu sunt diferențe de fază, vectorul câmpului electric oscilează în același plan, dacă este privit de-a lungul direcției de propagare, conturul traiectoriei punctului final al vectorului câmpului electric este o linie dreaptă. . Dacă cele două componente au aceeași amplitudine, aceasta este polarizarea liniară de 45 de grade prezentată în figura de mai jos.
C, polarizare circulară
Polarizarea circulară este, de asemenea, o formă specială de polarizare eliptică, atunci când cele două componente ale câmpului electric au o diferență de fază de 90 de grade și aceeași amplitudine, de-a lungul direcției de propagare, traiectoria punctului final al vectorului câmpului electric este un cerc, așa cum se arată în următoarea figură:
2.3 Clasificarea polarizării sursei de lumină
Lumina emisă direct de la sursa obișnuită de lumină este un set neregulat de nenumărate lumini polarizate, așa că nu poate fi găsită în ce direcție este influențată intensitatea luminii atunci când este observată direct. Acest tip de intensitate a undei de lumină care vibrează în toate direcțiile se numește lumină naturală, are o schimbare aleatorie a stării de polarizare și a diferenței de fază, inclusiv toate direcțiile posibile de vibrație perpendiculare pe direcția de propagare a undelor luminoase, nu prezintă polarizare, aparține lumină nepolarizată. Lumina naturală obișnuită include lumina soarelui, lumina de la becurile de uz casnic și așa mai departe.
Lumina complet polarizată are o direcție stabilă de oscilație a undei electromagnetice, iar cele două componente ale câmpului electric au o diferență de fază constantă, care include lumina polarizată liniară menționată mai sus, lumina polarizată eliptic și lumina polarizată circulară.
Lumina parțial polarizată are două componente ale luminii naturale și ale luminii polarizate, cum ar fi fasciculul laser pe care îl folosim adesea, care nu este nici lumină complet polarizată, nici lumină nepolarizată, atunci aparține luminii parțial polarizate. Pentru a cuantifica proporția luminii polarizate în intensitatea totală a luminii, se introduce conceptul de Grad de Polarizare (DOP), care este raportul dintre intensitatea luminii polarizate și intensitatea totală a luminii, variind de la 0 la 1,0 pentru cele nepolarizate. lumină, 1 pentru lumină complet polarizată. În plus, polarizarea liniară (DOLP) este raportul dintre intensitatea luminii polarizate liniar și intensitatea totală a luminii, în timp ce polarizarea circulară (DOCP) este raportul dintre intensitatea luminii polarizate circular și intensitatea totală a luminii. În viață, luminile LED obișnuite emit lumină parțial polarizată.
2.4 Conversia între stările de polarizare
Multe elemente optice au un efect asupra polarizării fasciculului, care uneori este așteptat de utilizator și uneori nu este așteptat. De exemplu, dacă un fascicul de lumină este reflectat, polarizarea lui se va modifica de obicei, în cazul luminii naturale, reflectată prin suprafața apei, aceasta va deveni lumină parțial polarizată.
Atâta timp cât fasciculul nu este reflectat sau trece prin vreun mediu de polarizare, starea sa de polarizare rămâne stabilă. Dacă doriți să schimbați cantitativ starea de polarizare a fasciculului, puteți utiliza elementul optic de polarizare pentru a face acest lucru. De exemplu, o placă cu un sfert de undă este un element obișnuit de polarizare, care este realizat din material cristalin birefringent, împărțit în direcții de axă rapidă și axă lentă și poate întârzia faza de π/2 (90°) a vectorului câmpului electric paralel. la axa lentă, în timp ce vectorul câmpului electric paralel cu axa rapidă nu are nicio întârziere, astfel încât atunci când lumina polarizată liniar incide pe placa cu un sfert de undă la un unghi de polarizare de 45 de grade, fasciculul de lumină prin placa de undă devine lumină polarizată circular, așa cum se arată în diagrama de mai jos. În primul rând, lumina naturală este transformată în lumină polarizată liniar cu polarizatorul liniar, iar apoi lumina polarizată liniar trece prin lungimea de undă 1/4 și devine lumină polarizată circular, iar intensitatea luminii rămâne neschimbată.
În mod similar, atunci când fasciculul se deplasează în direcția opusă și lumina polarizată circular lovește placa de 1/4 la un unghi de polarizare de 45 de grade, fasciculul de întâlnire devine lumină polarizată liniar.
Lumina polarizată liniar poate fi transformată în lumină nepolarizată folosind sfera de integrare menționată în articolul anterior. După ce lumina polarizată liniar intră în sfera de integrare, este reflectată de mai multe ori în sferă, iar vibrația câmpului electric este întreruptă, astfel încât capătul de ieșire al sferei de integrare poate primi lumină nepolarizată.
Lumină 2,5 P, lumină S și unghi Brewster
Atât lumina P, cât și lumina S sunt polarizate liniar, polarizate în direcții perpendiculare una pe cealaltă și sunt utile atunci când se ia în considerare reflexia și refracția fasciculului. După cum se arată în figura de mai jos, un fascicul de lumină strălucește pe planul incident, formând reflexie și refracție, iar planul format de fasciculul incident și normala este definit ca plan incident. Lumina P (prima literă a lui Parallel, adică paralelă) este lumina a cărei direcție de polarizare este paralelă cu planul de incidență, iar S lumina (prima literă a lui Senkrecht, adică verticală) este lumina a cărei direcție de polarizare este perpendiculară pe planul de incidență.
În circumstanțe normale, când lumina naturală este reflectată și refractată pe interfața dielectrică, lumina reflectată și lumina refractată sunt lumină parțial polarizată, numai când Unghiul de incidență este un Unghi specific, starea de polarizare a luminii reflectate este complet perpendiculară pe incident. polarizarea planului S, starea de polarizare a luminii refractate este aproape paralelă cu polarizarea planului incident P, în acest moment Unghiul de incidență specific se numește Unghiul Brewster. Când lumina este incidentă la unghiul Brewster, lumina reflectată și lumina refractată sunt perpendiculare una pe cealaltă. Folosind această proprietate, poate fi produsă lumină polarizată liniar.
3 Concluzie
În această lucrare, introducem cunoștințele de bază despre polarizarea optică, lumina este o undă electromagnetică, cu efect de undă, polarizarea este vibrația vectorului câmpului electric în unda luminoasă. Am introdus trei stări de polarizare de bază, polarizarea eliptică, polarizarea liniară și polarizarea circulară, care sunt adesea folosite în munca de zi cu zi. În funcție de gradul diferit de polarizare, sursa de lumină poate fi împărțită în lumină nepolarizată, lumină parțial polarizată și lumină complet polarizată, care trebuie să fie distinsă și discriminată în practică. Ca răspuns la mai multe de mai sus.
Contact:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Adăugați:Clădirea 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Ora postării: 27-mai-2024
