1 Поляризация света
Свет имеет три основных свойства: длину волны, интенсивность и поляризацию. Длину волны света легко понять, взяв в качестве примера обычный видимый свет: диапазон длин волн составляет 380–780 нм. Интенсивность света также легко понять, а то, сильный или слабый луч света, можно охарактеризовать по величине мощности. Напротив, поляризационная характеристика света представляет собой описание направления вибрации вектора электрического поля света, которое нельзя увидеть и потрогать, поэтому его обычно нелегко понять, однако в действительности поляризационная характеристика света также очень важен и имеет широкий спектр применений в жизни, например, жидкокристаллический дисплей, который мы видим каждый день, технология поляризации используется для достижения цветного отображения и регулировки контрастности. При просмотре 3D-фильмов в кинотеатре в 3D-очках также применяется поляризация света. Для тех, кто занимается оптической работой, полное понимание поляризации и ее применения в практических оптических системах будет очень полезно для содействия успеху продуктов и проектов. Поэтому с самого начала этой статьи мы будем использовать простое описание, чтобы представить поляризацию света, чтобы каждый имел глубокое понимание поляризации и мог лучше использовать ее в работе.
2 Базовые знания о поляризации
Поскольку здесь задействовано много концепций, мы разделим их на несколько кратких описаний, чтобы представить их шаг за шагом.
2.1 Понятие поляризации
Мы знаем, что свет — это разновидность электромагнитной волны. Как показано на следующем рисунке, электромагнитная волна состоит из электрического поля E и магнитного поля B, которые перпендикулярны друг другу. Две волны колеблются в своих направлениях и распространяются горизонтально вдоль направления распространения Z.
Поскольку электрическое и магнитное поле перпендикулярны друг другу, фаза одинакова и направление распространения одинаково, поэтому поляризация света описывается путем практического анализа вибрации электрического поля.
Как показано на рисунке ниже, вектор электрического поля E можно разложить на вектор Ex и вектор Ey, а так называемая поляризация — это распределение направления колебаний компонентов электрического поля Ex и Ey во времени и пространстве.
2.2. Несколько основных состояний поляризации
А. Эллиптическая поляризация
Эллиптическая поляризация - это самое основное состояние поляризации, в котором две компоненты электрического поля имеют постоянную разность фаз (одна распространяется быстрее, другая распространяется медленнее), а разность фаз не равна целому числу, кратному π/2, а амплитуда может быть одинаковыми или разными. Если посмотреть вдоль направления распространения, контурная линия конечной траектории вектора электрического поля нарисует эллипс, как показано ниже:
Б, линейная поляризация
Линейная поляризация - это особая форма эллиптической поляризации, когда две компоненты электрического поля не имеют разности фаз, вектор электрического поля колеблется в одной плоскости, если смотреть вдоль направления распространения, контур траектории конечной точки вектора электрического поля представляет собой прямую линию. . Если два компонента имеют одинаковую амплитуду, это линейная поляризация под углом 45 градусов, показанная на рисунке ниже.
C, круговая поляризация
Круговая поляризация также является особой формой эллиптической поляризации, когда два компонента электрического поля имеют разность фаз 90 градусов и одинаковую амплитуду вдоль направления распространения, траектория конечной точки вектора электрического поля представляет собой круг, как показано на рисунке. следующий рисунок:
2.3 Поляризационная классификация источника света
Свет, излучаемый непосредственно от обычного источника света, представляет собой нерегулярный набор бесчисленных поляризованных лучей, поэтому невозможно определить, в каком направлении смещается интенсивность света при прямом наблюдении. Этот вид интенсивности световой волны, который вибрирует во всех направлениях, называется естественным светом, он имеет случайное изменение состояния поляризации и разности фаз, включая все возможные направления вибрации, перпендикулярные направлению распространения световой волны, не проявляет поляризации, принадлежит к неполяризованный свет. Обычный естественный свет включает солнечный свет, свет бытовых лампочек и т. д.
Полностью поляризованный свет имеет стабильное направление колебаний электромагнитной волны, а два компонента электрического поля имеют постоянную разность фаз, которая включает в себя вышеупомянутый линейно поляризованный свет, эллиптически поляризованный свет и свет с круговой поляризацией.
Частично поляризованный свет состоит из двух компонентов: естественного света и поляризованного света, например, часто используемого нами лазерного луча, который не является ни полностью поляризованным светом, ни неполяризованным светом, тогда он относится к частично поляризованному свету. Для количественного определения доли поляризованного света в общей силе света вводится понятие степени поляризации (DOP), которое представляет собой отношение силы поляризованного света к общей силе света, находящееся в пределах от 0 до 1,0 для неполяризованного света. свет, 1 для полностью поляризованного света. Кроме того, линейная поляризация (DOLP) — это отношение интенсивности линейно поляризованного света к общей интенсивности света, а круговая поляризация (DOCP) — это отношение интенсивности света с круговой поляризацией к общей интенсивности света. В жизни обычные светодиодные фонари излучают частично поляризованный свет.
2.4 Преобразование между состояниями поляризации
Многие оптические элементы оказывают влияние на поляризацию луча, которая иногда ожидаема пользователем, а иногда не ожидаема. Например, если луч света отразится, его поляризация обычно изменится, а в случае естественного света, отраженного от водной поверхности, он станет частично поляризованным светом.
Пока луч не отражается и не проходит через какую-либо поляризующую среду, его состояние поляризации остается стабильным. Если вы хотите количественно изменить состояние поляризации луча, вы можете использовать для этого поляризационный оптический элемент. Например, четвертьволновая пластинка представляет собой обычный поляризационный элемент, который изготовлен из двулучепреломляющего кристаллического материала, разделенного на направления быстрой оси и медленной оси, и может задерживать фазу π / 2 (90 °) вектора электрического поля, параллельного к медленной оси, в то время как вектор электрического поля, параллельный быстрой оси, не имеет задержки, так что, когда линейно поляризованный свет падает на четвертьволновую пластинку под углом поляризации 45 градусов, луч света через волновую пластинку становится свет с круговой поляризацией, как показано на диаграмме ниже. Сначала естественный свет превращается в линейно поляризованный свет с помощью линейного поляризатора, а затем линейно поляризованный свет проходит через 1/4 длины волны и становится светом с круговой поляризацией, при этом интенсивность света не меняется.
Аналогично, когда луч движется в противоположном направлении и свет с круговой поляризацией попадает на пластину 1/4 под углом поляризации 45 градусов, проходящий луч становится линейно поляризованным светом.
Линейно поляризованный свет можно превратить в неполяризованный с помощью интегрирующей сферы, упомянутой в предыдущей статье. После того, как линейно поляризованный свет попадает в интегрирующую сферу, он несколько раз отражается в сфере, и вибрация электрического поля нарушается, так что на выходной конец интегрирующей сферы может попасть неполяризованный свет.
Свет 2,5 P, свет S и угол Брюстера
И P-свет, и S-свет линейно поляризованы, поляризованы в перпендикулярных направлениях друг к другу, и они полезны при учете отражения и преломления луча. Как показано на рисунке ниже, луч света падает на падающую плоскость, образуя отражение и преломление, а плоскость, образованная падающим лучом и нормалью, определяется как падающая плоскость. Свет P (первая буква слова «Параллель», что означает «параллель») — это свет, направление поляризации которого параллельно плоскости падения, а свет S (первая буква слова «Сенкрехт», что означает «вертикаль») — это свет, направление поляризации которого перпендикулярно плоскости падения.
При нормальных обстоятельствах, когда естественный свет отражается и преломляется на границе диэлектрика, отраженный свет и преломленный свет являются частично поляризованным светом, только когда угол падения является определенным углом, состояние поляризации отраженного света полностью перпендикулярно падающему свету. поляризация плоскости S, состояние поляризации преломленного света почти параллельно поляризации падающей плоскости P, в это время конкретный угол падения называется углом Брюстера. Когда свет падает под углом Брюстера, отраженный и преломленный свет перпендикулярны друг другу. Используя это свойство, можно получить линейно поляризованный свет.
3 Заключение
В этой статье мы представляем базовые знания об оптической поляризации: свет — это электромагнитная волна, с волновым эффектом, поляризация — это вибрация вектора электрического поля в световой волне. Мы ввели три основных состояния поляризации: эллиптическую поляризацию, линейную поляризацию и круговую поляризацию, которые часто используются в повседневной работе. В зависимости от степени поляризации источник света можно разделить на неполяризованный свет, частично поляризованный свет и полностью поляризованный свет, который на практике необходимо различать. В ответ на несколько вышеизложенных.
Контакт:
Email:info@pliroptics.com ;
Телефон/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
сеть:www.pliroptics.com
Добавить:Корпус 1, № 1558, разведывательная дорога, Цинбайцзян, Чэнду, Сычуань, Китай
Время публикации: 27 мая 2024 г.
