1 Polarizácia svetla
Svetlo má tri základné vlastnosti, a to vlnovú dĺžku, intenzitu a polarizáciu.Vlnová dĺžka svetla je ľahko pochopiteľná, ak vezmeme ako príklad bežné viditeľné svetlo, rozsah vlnových dĺžok je 380 ~ 780 nm.Intenzita svetla je tiež ľahko pochopiteľná a to, či je lúč svetla silný alebo slabý, možno charakterizovať veľkosťou výkonu.Naproti tomu polarizačná charakteristika svetla je popis smeru vibrácií vektora elektrického poľa svetla, ktorý nie je možné vidieť a dotknúť sa ho, takže zvyčajne nie je ľahké pochopiť, ale v skutočnosti je polarizačná charakteristika svetla je tiež veľmi dôležitá a má širokú škálu aplikácií v živote, ako napríklad displej z tekutých kryštálov, ktorý vidíme každý deň, technológia polarizácie sa používa na dosiahnutie farebného zobrazenia a úpravy kontrastu.Pri sledovaní 3D filmov v kine sa 3D okuliare aplikujú aj na polarizáciu svetla.Pre tých, ktorí sa zaoberajú optickými prácami, bude úplné pochopenie polarizácie a jej aplikácie v praktických optických systémoch veľmi užitočné pri podpore úspechu produktov a projektov.Preto od začiatku tohto článku jednoduchým popisom predstavíme polarizáciu svetla, aby každý hlbšie pochopil polarizáciu a lepšie ju využil v práci.
2 Základné poznatky o polarizácii
Pretože ide o veľa pojmov, rozdelíme ich do niekoľkých súhrnov, aby sme ich predstavili krok za krokom.
2.1 Pojem polarizácia
Vieme, že svetlo je druh elektromagnetického vlnenia, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku, elektromagnetické vlnenie pozostáva z elektrického poľa E a magnetického poľa B, ktoré sú na seba kolmé.Dve vlny oscilujú vo svojich príslušných smeroch a šíria sa horizontálne pozdĺž smeru šírenia Z.
Pretože elektrické pole a magnetické pole sú na seba kolmé, fáza je rovnaká a smer šírenia je rovnaký, preto je polarizácia svetla opísaná analýzou vibrácií elektrického poľa v praxi.
Ako je znázornené na obrázku nižšie, vektor elektrického poľa E možno rozložiť na vektor Ex a vektor Ey a takzvaná polarizácia je rozloženie smeru kmitania zložiek elektrického poľa Ex a Ey v čase a priestore.
2.2 Niekoľko základných polarizačných stavov
A. Eliptická polarizácia
Eliptická polarizácia je najzákladnejší polarizačný stav, v ktorom dve zložky elektrického poľa majú konštantný fázový rozdiel (jedna sa šíri rýchlejšie, druhá sa šíri pomalšie) a fázový rozdiel sa nerovná celočíselnému násobku π/2 a amplitúda môže byť rovnaký alebo odlišný.Ak sa pozriete pozdĺž smeru šírenia, obrysová čiara trajektórie koncového bodu vektora elektrického poľa nakreslí elipsu, ako je znázornené nižšie:
B, lineárna polarizácia
Lineárna polarizácia je špeciálna forma eliptickej polarizácie, keď dve zložky elektrického poľa nie sú fázovým rozdielom, vektor elektrického poľa kmitá v rovnakej rovine, pri pohľade v smere šírenia je obrys vektora elektrického poľa trajektórie koncového bodu priamka .Ak majú tieto dve zložky rovnakú amplitúdu, ide o 45 stupňovú lineárnu polarizáciu znázornenú na obrázku nižšie.
C, kruhová polarizácia
Kruhová polarizácia je tiež špeciálna forma eliptickej polarizácie, keď dve zložky elektrického poľa majú fázový rozdiel 90 stupňov a rovnakú amplitúdu, pozdĺž smeru šírenia, trajektória koncového bodu vektora elektrického poľa je kruh, ako je znázornené na obrázku nasledujúci obrázok:
2.3 Klasifikácia polarizácie svetelného zdroja
Svetlo vyžarované priamo z bežného svetelného zdroja je nepravidelný súbor nespočetného množstva polarizovaného svetla, takže nie je možné zistiť, ktorým smerom je intenzita svetla ovplyvnená pri priamom pozorovaní.Tento druh intenzity svetelnej vlny, ktorá vibruje všetkými smermi, sa nazýva prirodzené svetlo, má náhodnú zmenu stavu polarizácie a fázový rozdiel, vrátane všetkých možných smerov vibrácií kolmých na smer šírenia svetelnej vlny, nevykazuje polarizáciu, patrí medzi tzv. nepolarizované svetlo.Bežné prirodzené svetlo zahŕňa slnečné svetlo, svetlo z domácich žiaroviek atď.
Plne polarizované svetlo má stabilný smer oscilácie elektromagnetických vĺn a dve zložky elektrického poľa majú konštantný fázový rozdiel, ktorý zahŕňa vyššie uvedené lineárne polarizované svetlo, elipticky polarizované svetlo a kruhovo polarizované svetlo.
Čiastočne polarizované svetlo má dve zložky prirodzeného svetla a polarizovaného svetla, napríklad laserový lúč, ktorý často používame, ktorý nie je ani plne polarizované svetlo, ani nepolarizované svetlo, potom patrí medzi čiastočne polarizované svetlo.Aby sa kvantifikoval podiel polarizovaného svetla na celkovej intenzite svetla, zavádza sa pojem Stupeň polarizácie (DOP), čo je pomer intenzity polarizovaného svetla k celkovej intenzite svetla v rozsahu od 0 do 1,0 pre nepolarizované svetlo. svetlo, 1 pre plne polarizované svetlo.Okrem toho lineárna polarizácia (DOLP) je pomer lineárne polarizovanej intenzity svetla k celkovej intenzite svetla, zatiaľ čo kruhová polarizácia (DOCP) je pomer kruhovo polarizovanej intenzity svetla k celkovej intenzite svetla.V živote bežné LED svetlá vyžarujú čiastočne polarizované svetlo.
2.4 Konverzia medzi stavmi polarizácie
Mnoho optických prvkov má vplyv na polarizáciu lúča, ktorý používateľ niekedy očakáva a niekedy neočakáva.Ak sa napríklad odrazí lúč svetla, zvyčajne sa zmení jeho polarizácia, v prípade prirodzeného svetla odrazeného cez vodnú hladinu sa z neho stane čiastočne polarizované svetlo.
Pokiaľ sa lúč neodráža alebo neprechádza cez žiadne polarizačné médium, jeho polarizačný stav zostáva stabilný.Ak chcete kvantitatívne zmeniť stav polarizácie lúča, môžete na to použiť polarizačný optický prvok.Napríklad štvrťvlnová platňa je bežný polarizačný prvok, ktorý je vyrobený z dvojlomného kryštálového materiálu, rozdeleného na smer rýchlej osi a pomalého smeru osi a môže oneskoriť fázu π/2 (90°) vektora elektrického poľa rovnobežne. k pomalej osi, zatiaľ čo vektor elektrického poľa rovnobežný s rýchlou osou nemá žiadne oneskorenie, takže keď lineárne polarizované svetlo dopadá na štvrťvlnovú platňu pod uhlom polarizácie 45 stupňov, lúč svetla cez vlnovú platňu sa stáva kruhovo polarizované svetlo, ako je znázornené na obrázku nižšie.Najprv sa prirodzené svetlo pomocou lineárneho polarizátora zmení na lineárne polarizované svetlo a potom lineárne polarizované svetlo prejde 1/4 vlnovej dĺžky a stane sa kruhovo polarizovaným svetlom, pričom intenzita svetla sa nezmení.
Podobne, keď sa lúč pohybuje v opačnom smere a kruhovo polarizované svetlo dopadá na 1/4 platňu pod uhlom polarizácie 45 stupňov, stretávací lúč sa stáva lineárne polarizovaným svetlom.
Lineárne polarizované svetlo je možné zmeniť na nepolarizované svetlo pomocou integračnej gule uvedenej v predchádzajúcom článku.Po vstupe lineárne polarizovaného svetla do integračnej gule sa niekoľkokrát odrazí v gule a naruší sa vibrácia elektrického poľa, takže výstupný koniec integračnej gule môže dostať nepolarizované svetlo.
2,5 P svetlo, S svetlo a Brewsterov uhol
P-light aj S-light sú lineárne polarizované, polarizované v kolmých smeroch na seba a sú užitočné pri zvažovaní odrazu a lomu lúča.Ako je znázornené na obrázku nižšie, lúč svetla svieti na dopadajúcu rovinu, pričom vytvára odraz a lom a rovina tvorená dopadajúcim lúčom a normálou je definovaná ako rovina dopadu.P svetlo (prvé písmeno Parallel, čo znamená paralelné) je svetlo, ktorého smer polarizácie je rovnobežný s rovinou dopadu, a S svetlo (prvé písmeno Senkrechta, čo znamená vertikálny) je svetlo, ktorého smer polarizácie je kolmý na rovinu dopadu.
Za normálnych okolností, keď sa prirodzené svetlo odráža a láme na dielektrickom rozhraní, odrazené svetlo a lomené svetlo sú čiastočne polarizované svetlo, iba ak je uhol dopadu špecifický uhol, stav polarizácie odrazeného svetla je úplne kolmý na dopadajúci polarizácia roviny S, stav polarizácie lomeného svetla je takmer rovnobežný s polarizáciou dopadajúcej roviny P, v tomto čase sa špecifický uhol dopadu nazýva Brewsterov uhol.Keď svetlo dopadá na Brewsterov uhol, odrazené svetlo a lomené svetlo sú na seba kolmé.Pomocou tejto vlastnosti je možné produkovať lineárne polarizované svetlo.
3 Záver
V tomto príspevku uvádzame základné poznatky o optickej polarizácii, svetlo je elektromagnetické vlnenie, s vlnovým efektom, polarizácia je vibrácia vektora elektrického poľa vo svetelnej vlne.Zaviedli sme tri základné polarizačné stavy, eliptickú polarizáciu, lineárnu polarizáciu a kruhovú polarizáciu, ktoré sa často používajú pri každodennej práci.Podľa rôzneho stupňa polarizácie možno svetelný zdroj rozdeliť na nepolarizované svetlo, čiastočne polarizované svetlo a plne polarizované svetlo, ktoré je potrebné v praxi rozlišovať a rozlišovať.V reakcii na vyššie uvedené viaceré.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefón/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Pridať:Building 1, No.1558, Intelligence Road, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, China
Čas odoslania: 27. mája 2024
