1 Polarisering av ljus
Ljus har tre grundläggande egenskaper, nämligen våglängd, intensitet och polarisation. Ljusets våglängd är lätt att förstå, med det vanliga synliga ljuset som ett exempel, är våglängdsområdet 380 ~ 780nm. Ljusets intensitet är också lätt att förstå, och om en ljusstråle är stark eller svag kan kännetecknas av kraftens storlek. Däremot är ljusets polariseringskarakteristik beskrivningen av vibrationsriktningen för ljusets elektriska fältvektor, som inte kan ses och röras, så det är vanligtvis inte lätt att förstå, men i verkligheten är ljusets polariseringskarakteristika. är också mycket viktigt, och har ett brett utbud av applikationer i livet, till exempel den flytande kristallskärmen vi ser varje dag, polarisationstekniken används för att uppnå färgvisning och kontrastjustering. När du tittar på 3D-filmer på bio används 3D-glasögonen också för polarisering av ljus. För dem som är engagerade i optiskt arbete kommer en fullständig förståelse för polarisering och dess tillämpning i praktiska optiska system att vara till stor hjälp för att främja framgången för produkter och projekt. Därför kommer vi från början av denna artikel att använda en enkel beskrivning för att introducera polarisering av ljus, så att alla har en djup förståelse för polarisering och bättre användning i arbetet.
2 Grundläggande kunskap om polarisering
Eftersom det finns många begrepp inblandade kommer vi att dela upp dem i flera sammanfattningar för att introducera dem steg för steg.
2.1 Begreppet polarisering
Vi vet att ljus är en slags elektromagnetisk våg, som visas i följande figur består elektromagnetisk våg av elektriskt fält E och magnetfält B, som är vinkelräta mot varandra. De två vågorna oscillerar i sina respektive riktningar och fortplantar sig horisontellt längs utbredningsriktningen Z.
Eftersom det elektriska fältet och magnetfältet är vinkelräta mot varandra, är fasen densamma, och utbredningsriktningen är densamma, så polariseringen av ljus beskrivs genom att analysera det elektriska fältets vibration i praktiken.
Som visas i figuren nedan kan den elektriska fältvektorn E delas upp i Ex-vektor och Ey-vektor, och den så kallade polariseringen är fördelningen av svängningsriktningen för de elektriska fältkomponenterna Ex och Ey över tid och rum.
2.2 Flera grundläggande polariseringstillstånd
A. Elliptisk polarisation
Elliptisk polarisation är det mest grundläggande polarisationstillståndet, där två elektriska fältkomponenter har en konstant fasskillnad (en fortplantar sig snabbare, en fortplantar sig långsammare), och fasskillnaden är inte lika med en heltalsmultipel av π/2, och amplituden kan vara lika eller olika. Om du tittar längs utbredningsriktningen kommer konturlinjen för ändpunktsbanan för den elektriska fältvektorn att rita en ellips, som visas nedan:
B, linjär polarisering
Linjär polarisation är en speciell form av elliptisk polarisation, när de två elektriska fältkomponenterna inte är fasskillnader, svänger den elektriska fältvektorn i samma plan, om den ses längs utbredningsriktningen är det elektriska fältvektorns ändpunkts bana kontur en rak linje . Om de två komponenterna har samma amplitud är detta den 45 graders linjära polarisation som visas i figuren nedan.
C, cirkulär polarisation
Cirkulär polarisation är också en speciell form av elliptisk polarisation, när de två elektriska fältkomponenterna har en 90 graders fasskillnad och samma amplitud, längs utbredningsriktningen, är ändpunktsbanan för den elektriska fältvektorn en cirkel, som visas i följande figur:
2.3 Polarisationsklassificering av ljuskälla
Ljuset som emitteras direkt från den vanliga ljuskällan är en oregelbunden uppsättning av otaliga polariserat ljus, så det går inte att hitta i vilken riktning ljusintensiteten är förspänd när den observeras direkt. Denna typ av ljusvågsintensitet som vibrerar i alla riktningar kallas naturligt ljus, den har en slumpmässig förändring av polarisationstillstånd och fasskillnad, inklusive alla möjliga vibrationsriktningar vinkelräta mot riktningen för ljusvågens utbredning, visar inte polarisation, tillhör opolariserat ljus. Vanligt naturligt ljus inkluderar solljus, ljus från hushållslampor och så vidare.
Helt polariserat ljus har en stabil elektromagnetisk vågoscillationsriktning, och de två komponenterna i det elektriska fältet har en konstant fasskillnad, vilket inkluderar det ovan nämnda linjära polariserade ljuset, elliptiskt polariserat ljus och cirkulärt polariserat ljus.
Delvis polariserat ljus har två komponenter av naturligt ljus och polariserat ljus, till exempel laserstrålen vi ofta använder, som varken är helt polariserat ljus eller icke-polariserat ljus, då tillhör det delvis polariserat ljus. För att kvantifiera andelen polariserat ljus i den totala ljusintensiteten introduceras begreppet Polarisationsgrad (DOP), som är förhållandet mellan polariserat ljus och den totala ljusintensiteten, som sträcker sig från 0 till 1,0 för opolariserat ljus, 1 för fullt polariserat ljus. Dessutom är linjär polarisation (DOLP) förhållandet mellan linjärt polariserat ljusintensitet och total ljusintensitet, medan cirkulär polarisation (DOCP) är förhållandet mellan cirkulärt polariserat ljusintensitet och total ljusintensitet. I livet avger vanliga LED-lampor delvis polariserat ljus.
2.4 Omvandling mellan polarisationstillstånd
Många optiska element har en effekt på strålens polarisering, vilket ibland förväntas av användaren och ibland inte förväntas. Till exempel, om en ljusstråle reflekteras, kommer dess polarisering vanligtvis att förändras, i fallet med naturligt ljus, reflekterat genom vattenytan, kommer det att bli delvis polariserat ljus.
Så länge som strålen inte reflekteras eller passerar genom något polariserande medium, förblir dess polarisationstillstånd stabilt. Om du vill ändra polarisationstillståndet för strålen kvantitativt kan du använda det optiska polarisationselementet för att göra det. Till exempel är en kvartsvågsplatta ett vanligt polarisationselement, som är tillverkat av dubbelbrytande kristallmaterial, uppdelat i snabba axel- och långsamma axelriktningar, och kan fördröja fasen av π/2 (90°) av den elektriska fältvektorn parallellt till den långsamma axeln, medan den elektriska fältvektorn parallell med den snabba axeln inte har någon fördröjning, så att när linjärt polariserat ljus faller in på kvartsvågsplattan med en polarisationsvinkel på 45 grader, blir ljusstrålen genom vågplattan cirkulärt polariserat ljus, som visas i diagrammet nedan. Först ändras det naturliga ljuset till linjärt polariserat ljus med den linjära polarisatorn, och sedan passerar det linjärt polariserade ljuset genom 1/4 våglängd och blir cirkulärt polariserat ljus, och ljusintensiteten är oförändrad.
På liknande sätt, när strålen rör sig i motsatt riktning och det cirkulärt polariserade ljuset träffar 1/4-plattan med en 45 graders polarisationsvinkel, blir halvljuset linjärt polariserat ljus.
Linjärt polariserat ljus kan ändras till opolariserat ljus genom att använda den integrerande sfären som nämns i föregående artikel. Efter att det linjärt polariserade ljuset kommer in i den integrerande sfären, reflekteras det flera gånger i sfären, och vibrationen från det elektriska fältet avbryts, så att den integrerande sfärens utgångsände kan få opolariserat ljus.
2,5 P light, S light och Brewster Angle
Både P-ljus och S-ljus är linjärt polariserade, polariserade i vinkelräta riktningar mot varandra, och de är användbara när man överväger strålens reflektion och brytning. Som visas i figuren nedan lyser en ljusstråle på det infallande planet och bildar reflektion och brytning, och planet som bildas av den infallande strålen och normalen definieras som det infallande planet. P-ljus (första bokstaven i Parallell, vilket betyder parallell) är ljus vars polarisationsriktning är parallell med infallsplanet, och S-ljus (första bokstaven i Senkrecht, vilket betyder vertikal) är ljus vars polarisationsriktning är vinkelrät mot infallsplanet.
Under normala förhållanden, när naturligt ljus reflekteras och bryts på det dielektriska gränssnittet, är det reflekterade ljuset och det brutna ljuset delvis polariserat ljus, endast när infallsvinkeln är en specifik vinkel, är polarisationstillståndet för det reflekterade ljuset helt vinkelrätt mot det infallande ljuset. plan S-polarisation, polarisationstillståndet för det brutna ljuset är nästan parallellt med infallsplanets P-polarisation, vid denna tidpunkt kallas den specifika infallsvinkeln för Brewster Angle. När ljus faller in vid Brewster Angle är det reflekterade ljuset och det brutna ljuset vinkelräta mot varandra. Genom att använda denna egenskap kan linjärt polariserat ljus produceras.
3 Slutsats
I detta dokument introducerar vi den grundläggande kunskapen om optisk polarisation, ljus är en elektromagnetisk våg, med vågeffekt, är polarisation vibrationen av den elektriska fältvektorn i ljusvågen. Vi har introducerat tre grundläggande polarisationstillstånd, elliptisk polarisation, linjär polarisation och cirkulär polarisation, som ofta används i det dagliga arbetet. Beroende på olika grad av polarisation kan ljuskällan delas upp i opolariserat ljus, delvis polariserat ljus och helt polariserat ljus, vilket måste särskiljas och särskiljas i praktiken. Som svar på ovanstående flera.
Kontakta:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Lägg till: Byggnad 1, nr 1558, underrättelseväg, qingbaijiang, chengdu, sichuan, Kina
Posttid: 27 maj 2024
