1 Поляризація світла
Світло має три основні властивості, а саме довжину хвилі, інтенсивність і поляризацію. Довжину хвилі світла легко зрозуміти, взявши як приклад звичайне видиме світло, діапазон довжин хвиль становить 380~780 нм. Інтенсивність світла також легко зрозуміти, і чи є промінь світла сильним чи слабким, можна охарактеризувати величиною потужності. Навпаки, поляризаційна характеристика світла - це опис напрямку вібрації вектора електричного поля світла, який неможливо побачити і торкнутися, тому це зазвичай нелегко зрозуміти, однак насправді поляризаційна характеристика світла також дуже важливий і має широкий спектр застосувань у житті, наприклад, рідкокристалічний дисплей, який ми бачимо щодня, технологія поляризації використовується для досягнення кольорового дисплея та регулювання контрасту. При перегляді 3D-фільмів у кінотеатрі 3D-окуляри також застосовують для поляризації світла. Для тих, хто займається оптичною роботою, повне розуміння поляризації та її застосування в практичних оптичних системах буде дуже корисним для сприяння успіху продуктів і проектів. Тому з початку цієї статті ми будемо використовувати простий опис, щоб представити поляризацію світла, щоб кожен мав глибоке розуміння поляризації та краще використовував її в роботі.
2 Базові знання про поляризацію
Оскільки йдеться про багато понять, ми розділимо їх на кілька коротких викладів, щоб представити їх крок за кроком.
2.1 Поняття про поляризацію
Ми знаємо, що світло є різновидом електромагнітної хвилі, як показано на наступному малюнку, електромагнітна хвиля складається з електричного поля E та магнітного поля B, які перпендикулярні одне одному. Дві хвилі коливаються у своїх відповідних напрямках і поширюються горизонтально вздовж напрямку поширення Z.
Оскільки електричне та магнітне поля перпендикулярні одне до одного, фаза однакова, а напрямок поширення однаковий, тому поляризація світла описується шляхом аналізу вібрації електричного поля на практиці.
Як показано на малюнку нижче, вектор електричного поля E можна розкласти на вектор Ex і вектор Ey, а так звана поляризація - це розподіл напрямку коливань компонентів електричного поля Ex і Ey у часі та просторі.
2.2 Кілька основних станів поляризації
A. Еліптична поляризація
Еліптична поляризація — це найпростіший стан поляризації, у якому два компоненти електричного поля мають постійну різницю фаз (одна поширюється швидше, інша — повільніше), а різниця фаз не дорівнює цілому числу, кратному π/2, і амплітуда може бути однаковими або різними. Якщо ви подивитеся вздовж напрямку поширення, контурна лінія кінцевої траєкторії вектора електричного поля намалює еліпс, як показано нижче:
B, лінійна поляризація
Лінійна поляризація — це особлива форма еліптичної поляризації, коли дві компоненти електричного поля не є різницею фаз, вектор електричного поля коливається в одній площині, якщо дивитися вздовж напрямку поширення, кінцева точка вектора електричного поля, контур траєкторії — пряма лінія . Якщо два компоненти мають однакову амплітуду, це лінійна поляризація 45 градусів, показана на малюнку нижче.
C, кругова поляризація
Кругова поляризація також є особливою формою еліптичної поляризації, коли два компоненти електричного поля мають різницю фаз на 90 градусів і однакову амплітуду вздовж напрямку поширення, кінцева траєкторія вектора електричного поля є колом, як показано на наступний малюнок:
2.3 Поляризаційна класифікація джерела світла
Світло, що випромінюється безпосередньо від звичайного джерела світла, є нерегулярним набором незліченної кількості поляризованого світла, тому неможливо визначити, у якому напрямку змінюється інтенсивність світла під час безпосереднього спостереження. Цей тип інтенсивності світлової хвилі, який вібрує в усіх напрямках, називається природним світлом, він має випадкову зміну стану поляризації та різниці фаз, включаючи всі можливі напрямки вібрації, перпендикулярні до напрямку поширення світлової хвилі, не виявляє поляризації, належить до неполяризоване світло. Звичайне природне освітлення включає сонячне світло, світло побутових лампочок тощо.
Повністю поляризоване світло має стабільний напрям коливань електромагнітної хвилі, а два компоненти електричного поля мають постійну різницю фаз, яка включає вищезгадане лінійне поляризоване світло, еліптично поляризоване світло та кругове поляризоване світло.
Частково поляризоване світло складається з двох компонентів: природного та поляризованого світла, як-от лазерний промінь, який ми часто використовуємо, який не є ні повністю поляризованим, ні неполяризованим світлом, тоді він належить до частково поляризованого світла. Щоб кількісно визначити частку поляризованого світла в загальній інтенсивності світла, введено поняття ступеня поляризації (DOP), яке є відношенням інтенсивності поляризованого світла до загальної інтенсивності світла в межах від 0 до 1,0 для неполяризованого. світло, 1 для повністю поляризованого світла. Крім того, лінійна поляризація (DOLP) — це відношення інтенсивності лінійно поляризованого світла до загальної інтенсивності світла, тоді як кругова поляризація (DOCP) — це відношення інтенсивності циркулярно поляризованого світла до загальної інтенсивності світла. У житті звичайні світлодіодні лампи випромінюють частково поляризоване світло.
2.4 Перетворення між станами поляризації
Багато оптичних елементів впливають на поляризацію променя, яка іноді очікується користувачем, а іноді не очікується. Наприклад, якщо промінь світла відбивається, його поляризація зазвичай змінюється, у випадку природного світла, що відбивається через поверхню води, воно стає частково поляризованим світлом.
Поки промінь не відбивається або не проходить через будь-яке поляризаційне середовище, стан його поляризації залишається стабільним. Якщо ви хочете кількісно змінити стан поляризації променя, ви можете використовувати для цього поляризаційний оптичний елемент. Наприклад, чвертьхвильова пластина є звичайним поляризаційним елементом, виготовленим із двозаломлюючого кристалічного матеріалу, розділеного на швидку та повільну осі, і може затримувати фазу π/2 (90°) вектора електричного поля паралельно до повільної осі, тоді як вектор електричного поля, паралельний швидкій осі, не має затримки, так що коли лінійно поляризоване світло падає на четвертьхвильову пластину під кутом поляризації 45 градусів, промінь світла через хвильову пластину стає циркулярно поляризоване світло, як показано на схемі нижче. Спочатку природне світло перетворюється на лінійно поляризоване світло за допомогою лінійного поляризатора, а потім лінійно поляризоване світло проходить через 1/4 довжини хвилі та стає циркулярно поляризованим світлом, а інтенсивність світла залишається незмінною.
Подібним чином, коли промінь рухається в протилежному напрямку, і циркулярно поляризоване світло потрапляє на 1/4 пластини під кутом поляризації 45 градусів, проміжний промінь стає лінійно поляризованим світлом.
Лінійно поляризоване світло можна змінити на неполяризоване за допомогою інтегруючої сфери, згаданої в попередній статті. Після того, як лінійно поляризоване світло потрапляє в інтегруючу сферу, воно кілька разів відбивається в сфері, і вібрація електричного поля порушується, так що вихідний кінець інтегруючої сфери може отримати неполяризоване світло.
2,5 P світло, S світло та кут Брюстера
І P-світло, і S-світло є лінійно поляризованими, поляризованими в перпендикулярних напрямках один до одного, і вони корисні при розгляді відбиття та заломлення променя. Як показано на малюнку нижче, промінь світла потрапляє на площину падіння, утворюючи відбивання та заломлення, а площина, утворена падаючим променем і нормаллю, визначається як площина падіння. Світло P (перша літера слова Parallel, що означає паралельний) — це світло, напрямок поляризації якого паралельний площині падіння, а світло S (перша буква слова Senkrecht, що означає вертикальний) — це світло, напрямок поляризації якого перпендикулярний площині падіння.
За звичайних обставин, коли природне світло відбивається та заломлюється на діелектричній межі, відбите та заломлене світло є частково поляризованим світлом, лише коли кут падіння є певним кутом, стан поляризації відбитого світла повністю перпендикулярний до падаючого. поляризація площини S, стан поляризації заломленого світла майже паралельний поляризації P площини падіння, у цей час конкретний кут падіння називається кутом Брюстера. Коли світло падає під кутом Брюстера, відбите та заломлене світло перпендикулярні одне одному. Використовуючи цю властивість, можна виробляти лінійно поляризоване світло.
3 Висновок
У цій роботі ми представляємо основні знання про оптичну поляризацію, світло - це електромагнітна хвиля, з ефектом хвилі, поляризація - це вібрація вектора електричного поля в світловій хвилі. Ми ввели три основні стани поляризації: еліптичну поляризацію, лінійну поляризацію та кругову поляризацію, які часто використовуються в щоденній роботі. Відповідно до різного ступеня поляризації джерело світла можна розділити на неполяризоване світло, частково поляризоване світло та повністю поляризоване світло, які необхідно розрізняти та розрізняти на практиці. У відповідь на вищесказане декілька.
Контакти:
Email:info@pliroptics.com ;
Телефон/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Додати: Будинок 1, № 1558, розвідувальна дорога, Цінбайцзян, Ченду, Сичуань, Китай
Час публікації: 27 травня 2024 р
