1 Polarizacija svetlobe
Svetloba ima tri osnovne lastnosti, in sicer valovno dolžino, jakost in polarizacijo. Valovno dolžino svetlobe je enostavno razumeti, če za primer vzamemo običajno vidno svetlobo, obseg valovnih dolžin je 380 ~ 780 nm. Intenzivnost svetlobe je prav tako enostavno razumeti in ali je žarek svetlobe močan ali šibek, je mogoče označiti z velikostjo moči. Nasprotno pa je polarizacijska značilnost svetlobe opis smeri nihanja vektorja električnega polja svetlobe, ki je ni mogoče videti in se dotakniti, zato je običajno ni enostavno razumeti, vendar je v resnici polarizacijska značilnost svetlobe je prav tako zelo pomembna in ima široko paleto aplikacij v življenju, kot je zaslon s tekočimi kristali, ki ga vidimo vsak dan, polarizacijska tehnologija se uporablja za doseganje barvnega prikaza in prilagoditev kontrasta. Pri gledanju 3D filmov v kinu se 3D očala uporabljajo tudi za polarizacijo svetlobe. Za tiste, ki se ukvarjajo z optiko, bo popolno razumevanje polarizacije in njene uporabe v praktičnih optičnih sistemih zelo koristno pri spodbujanju uspeha izdelkov in projektov. Zato bomo od začetka tega članka uporabili preprost opis za uvedbo polarizacije svetlobe, tako da bodo vsi poglobljeno razumeli polarizacijo in jo bolje uporabili pri delu.
2 Osnovno znanje o polarizaciji
Ker gre za veliko konceptov, jih bomo razdelili v več povzetkov, da jih predstavimo korak za korakom.
2.1 Pojem polarizacije
Vemo, da je svetloba neke vrste elektromagnetno valovanje, kot je prikazano na naslednji sliki, elektromagnetno valovanje sestavljata električno polje E in magnetno polje B, ki sta pravokotni drug na drugega. Oba vala nihata v svoji smeri in se širita vodoravno vzdolž smeri širjenja Z.
Ker sta električno in magnetno polje pravokotna drug na drugega, je faza enaka in smer širjenja je enaka, zato polarizacijo svetlobe opišemo z analizo nihanja električnega polja v praksi.
Kot je prikazano na spodnji sliki, se lahko vektor električnega polja E razgradi na vektor Ex in vektor Ey, tako imenovana polarizacija pa je porazdelitev smeri nihanja komponent električnega polja Ex in Ey v času in prostoru.
2.2 Več osnovnih polarizacijskih stanj
A. Eliptična polarizacija
Eliptična polarizacija je najbolj osnovno polarizacijsko stanje, v katerem imata dve komponenti električnega polja konstantno fazno razliko (ena se širi hitreje, druga počasneje), fazna razlika pa ni enaka celemu večkratniku π/2, amplituda pa lahko biti enak ali drugačen. Če pogledate vzdolž smeri širjenja, bo plastnica trajektorije končne točke vektorja električnega polja narisala elipso, kot je prikazano spodaj:
B, linearna polarizacija
Linearna polarizacija je posebna oblika eliptične polarizacije, ko komponenti električnega polja nista fazni razliki, vektor električnega polja niha v isti ravnini, če gledamo vzdolž smeri širjenja, je obris trajektorije končne točke vektorja električnega polja ravna črta . Če imata obe komponenti enako amplitudo, je to 45-stopinjska linearna polarizacija, prikazana na spodnji sliki.
C, krožna polarizacija
Krožna polarizacija je tudi posebna oblika eliptične polarizacije, ko imata dve komponenti električnega polja fazno razliko 90 stopinj in enako amplitudo, vzdolž smeri širjenja, je trajektorija končne točke vektorja električnega polja krog, kot je prikazano na naslednja slika:
2.3 Polarizacijska klasifikacija svetlobnega vira
Svetloba, ki jo oddaja neposredno navadni svetlobni vir, je nepravilen niz neštetih polariziranih svetlob, zato ni mogoče ugotoviti, v katero smer je intenzivnost svetlobe pristranska, ko jo neposredno opazujemo. Takšno jakost svetlobnega valovanja, ki vibrira v vse smeri, imenujemo naravna svetloba, ima naključno spremembo polarizacijskega stanja in fazne razlike, vključno z vsemi možnimi smermi nihanja, ki so pravokotne na smer širjenja svetlobnega valovanja, ne kaže polarizacije, spada med nepolarizirana svetloba. Običajna naravna svetloba vključuje sončno svetlobo, svetlobo gospodinjskih žarnic itd.
Popolnoma polarizirana svetloba ima stabilno smer nihanja elektromagnetnega valovanja, obe komponenti električnega polja pa imata konstantno fazno razliko, ki vključuje zgoraj omenjeno linearno polarizirano svetlobo, eliptično polarizirano svetlobo in krožno polarizirano svetlobo.
Delno polarizirana svetloba ima dve komponenti naravno svetlobo in polarizirano svetlobo, kot je laserski žarek, ki ga pogosto uporabljamo, ki ni niti popolnoma polarizirana niti nepolarizirana svetloba, potem spada med delno polarizirano svetlobo. Za kvantificiranje deleža polarizirane svetlobe v skupni jakosti svetlobe je uveden koncept stopnje polarizacije (DOP), ki je razmerje med jakostjo polarizirane svetlobe in celotno jakostjo svetlobe, ki se giblje od 0 do 1,0 za nepolarizirano svetlobo. svetloba, 1 za popolnoma polarizirano svetlobo. Poleg tega je linearna polarizacija (DOLP) razmerje med linearno polarizirano jakostjo svetlobe in skupno svetlobno jakostjo, medtem ko je krožna polarizacija (DOCP) razmerje med krožno polarizirano svetlobno jakostjo in celotno svetlobno jakostjo. V življenju običajne LED luči oddajajo delno polarizirano svetlobo.
2.4 Pretvorba med polarizacijskimi stanji
Številni optični elementi vplivajo na polarizacijo žarka, ki jo uporabnik včasih pričakuje, včasih pa ne. Na primer, če se svetlobni žarek odbije, se običajno spremeni njegova polarizacija, v primeru naravne svetlobe, ki se odbije skozi vodno gladino, pa postane delno polarizirana svetloba.
Dokler se žarek ne odbije ali preide skozi noben polarizacijski medij, ostane njegovo polarizacijsko stanje stabilno. Če želite kvantitativno spremeniti stanje polarizacije žarka, lahko za to uporabite polarizacijski optični element. Na primer, četrtvalovna plošča je običajen polarizacijski element, ki je narejen iz dvolomnega kristalnega materiala, razdeljen na smeri hitre osi in smeri počasne osi, in lahko zakasni fazo π/2 (90°) vzporednega vektorja električnega polja na počasno os, medtem ko vektor električnega polja, vzporeden s hitro osjo, nima zakasnitve, tako da ko linearno polarizirana svetloba vpade na četrtvalovno ploščo pod polarizacijskim kotom 45 stopinj, žarek svetlobe skozi valovno ploščo postane krožno polarizirano svetlobo, kot je prikazano na spodnjem diagramu. Najprej se naravna svetloba spremeni v linearno polarizirano svetlobo z linearnim polarizatorjem, nato pa linearno polarizirana svetloba preide skozi 1/4 valovne dolžine in postane krožno polarizirana svetloba, jakost svetlobe pa ostane nespremenjena.
Podobno, ko žarek potuje v nasprotni smeri in krožno polarizirana svetloba zadene 1/4 ploščo pod polarizacijskim kotom 45 stopinj, postane prebežni žarek linearno polarizirana svetloba.
Linearno polarizirano svetlobo lahko spremenimo v nepolarizirano z uporabo integrirne krogle, omenjene v prejšnjem članku. Ko linearno polarizirana svetloba vstopi v integrirno kroglo, se večkrat odbije v krogli in vibracije električnega polja so motene, tako da lahko izhodni konec integrirne krogle dobi nepolarizirano svetlobo.
2,5 P luč, S luč in Brewsterjev kot
Tako P-svetloba kot S-svetloba sta linearno polarizirani, polarizirani v pravokotnih smereh druga na drugo, in sta uporabni pri upoštevanju odboja in loma žarka. Kot je prikazano na spodnji sliki, svetlobni žarek sveti na vpadno ravnino in tvori odboj in lom, ravnina, ki jo tvorita vpadni žarek in normala, pa je definirana kot vpadna ravnina. Svetloba P (prva črka besede Parallel, kar pomeni vzporedno) je svetloba, katere smer polarizacije je vzporedna z vpadno ravnino, svetloba S (prva črka besede Senkrecht, kar pomeni navpično) pa je svetloba, katere smer polarizacije je pravokotna na ravnino vpada.
V normalnih okoliščinah, ko se naravna svetloba odbija in lomi na dielektričnem vmesniku, sta odbita svetloba in lomljena svetloba delno polarizirana svetloba, le ko je vpadni kot določen kot, je stanje polarizacije odbite svetlobe popolnoma pravokotno na vpadno svetlobo. polarizacija ravnine S, stanje polarizacije lomljene svetlobe je skoraj vzporedno z vpadno ravnino polarizacije P, v tem času se specifični vpadni kot imenuje Brewsterjev kot. Ko svetloba vpada pod Brewsterjevim kotom, sta odbita in lomljena svetloba pravokotni druga na drugo. Z uporabo te lastnosti je mogoče proizvesti linearno polarizirano svetlobo.
3 Zaključek
V tem prispevku predstavljamo osnovno znanje o optični polarizaciji, svetloba je elektromagnetno valovanje z valovnim učinkom, polarizacija je nihanje vektorja električnega polja v svetlobnem valu. Predstavili smo tri osnovna polarizacijska stanja, eliptično polarizacijo, linearno polarizacijo in krožno polarizacijo, ki se pogosto uporabljajo pri vsakodnevnem delu. Glede na različno stopnjo polarizacije lahko vir svetlobe razdelimo na nepolarizirano svetlobo, delno polarizirano svetlobo in popolnoma polarizirano svetlobo, ki jih je treba v praksi razlikovati in razlikovati. Kot odgovor na zgoraj navedeno več.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
splet:www.pliroptics.com
Dodaj: Stavba 1, št. 1558, obveščevalna cesta, Qingbaijiang, Chengdu, Sečuan, Kitajska
Čas objave: 27. maj 2024
