Optischer Wissens austausch-Optische Polarisation 2

2.2 Grundlegende Polarisation zustände

A. Elliptische Polarisation

Die elliptische Polarisation ist der grundlegend ste Polarisation zustand. In diesem Fall haben die beiden elektrischen Feld komponenten eine konstante Phasen differenz (eine breitet sich schneller aus, die andere langsamer). und die Phasen differenz ist kein ganzzahliges Vielfaches von (\ pi/2 ). Die Amplituden können entweder gleich oder unterschied lich sein. Bei Betrachtung entlang der Ausbreitung richtung skizziert die Flugbahn des Endpunkts des elektrischen Feld vektors eine Ellipse, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

B. Lineare Polarisation

Die lineare Polarisation ist eine spezielle Form der elliptischen Polarisation. In diesem Fall haben die beiden elektrischen Feld komponenten keine Phasen differenz und der elektrische Feld vektor schwingt in einer einzigen Ebene. Bei Betrachtung entlang der Ausbreitung richtung ist die Flugbahn des Endpunkts des elektrischen Feld vektors eine gerade Linie. Wenn die Amplituden der beiden Komponenten gleich sind, führt dies zu einer linearen Polarisation von 45 Grad, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

C. Zirkuläre Polarisation

Die zirkuläre Polarisation ist eine weitere spezielle Form der elliptischen Polarisation. In diesem Fall haben die beiden elektrischen Feld komponenten eine Phasen differenz von 90 Grad und die gleiche Amplitude. Bei Betrachtung entlang der Ausbreitung richtung ist die Flugbahn des Endpunkts des elektrischen Feld vektors ein Kreis, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

2.3 Klassifizierung von Lichtquellen durch Polarisierung

Licht, das direkt von gewöhnlichen Lichtquellen emittiert wird, ist eine unregelmäßige Sammlung unzähliger polarisierter Lichter, so dass es nicht möglich ist, eine bevorzugte Richtung der Licht intensität direkt zu beobachten. Diese Art von Licht, das in allen Schwingungs richtungen die gleiche Intensität hat, wird als natürliches Licht bezeichnet. Es weist zufällig unterschied liche Polarisation zustände und Phasen unterschiede auf, einschl ießlich aller möglichen Schwingungs richtungen senkrecht zur Richtung der Licht ausbreitung, und zeigt keine Polarisation. Häufige Beispiele für natürliches Licht sind Sonnenlicht und Licht von Haushalts birnen.

Vollständig polarisiertes Licht hat eine stabile Schwingungs richtung elektro magnetischer Wellen, wobei die beiden Komponenten des elektrischen Feldes eine konstante Phasen differenz aufweisen. Es umfasst das oben erwähnte linear polarisierte Licht, elliptisch polarisiertes Licht und zirkular polarisiertes Licht.

Teilweise polarisiertes Licht enthält Komponenten sowohl des natürlichen als auch des polarisierten Lichts. Zum Beispiel sind die Laserstrahlen, die wir oft verwenden, weder vollständig polarisiert noch unpolarisiert, so dass sie zu teilweise polarisiertem Licht gehören. Um den Anteil des polarisierten Lichts an der Gesamt licht intensität zu quantifizieren, wird das Konzept des Polarisation grades (DOP) eingeführt. Es ist das Verhältnis der Intensität des polarisierten Lichts zur Gesamt licht intensität im Bereich von 0 bis 1, wobei 0 unpolarisiertes Licht und 1 vollständig polarisiertes Licht anzeigt. Zusätzlich ist der Grad der linearen Polarisation (DOLP) das Verhältnis der Intensität von linear polarisiertem Licht zur Gesamt licht intensität und der Grad der zirkulären Polarisation (DOCP) ist das Verhältnis der Intensität von zirkular polarisiertem Licht zur Gesamt licht intensität. Im Alltag ist das von gängigen LED-Leuchten ausgestrahlte Licht auch teilweise polarisiertes Licht.

2.4 Umwandlung zwischen Polarisierung staaten

Viele optische Komponenten können den Polarisation zustand eines Lichtstrahls beeinflussen. Diese Effekte können manchmal vom Benutzer gewünscht werden und manchmal nicht. Wenn beispiels weise ein Lichtstrahl reflektiert wird, ändert sich normaler weise sein Polarisation zustand. Am Beispiel des natürlichen Lichts wird es, nachdem es von einer Wasser oberfläche reflektiert wurde, teilweise polarisiertes Licht. Solange der Lichtstrahl nicht reflektiert wird oder kein polarisieren des Medium durchläuft, bleibt sein Polarisation zustand stabil.

Um den Polarisation zustand eines Lichtstrahls quantitativ zu ändern, können polarisierende optische Komponenten verwendet werden. Beispiels weise ist eine Viertel wellen platte eine übliche polarisierende Komponente aus doppel brechendem Kristall material mit einer schnellen Achse und einer langsamen Achse. Es kann die Phase des elektrischen Feld vektors parallel zur langsamen Achse um (\ pi/2 ) (90 °) verzögern, während der elektrische Feld vektor parallel zur schnellen Achse keine Verzögerung erfährt. So, wenn linear polarisiertes Licht mit einem 45-Grad-PolarisationsanglE fällt auf eine Viertel wellen platte, der durch gelassene Lichtstrahl wird zirkular polarisiertes Licht, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Zuerst wandelt ein linearer Polarisator natürliches Licht in linear polarisiertes Licht um, und dann geht das linear polarisierte Licht durch die Viertel wellen platte und wird zirkular polarisiertes Licht ohne Änderung der Licht intensität. In ähnlicher Weise wird zirkular polarisiertes Licht mit einem auf die Viertel wellen platte einfallenden Polarisation winkel von 45 Grad linear polarisiertes Licht, wenn sich der Lichtstrahl in umgekehrter Richtung ausbreitet.

Unter Verwendung einer in früheren Artikeln erwähnten integrieren den Kugel kann linear polarisiertes Licht in unpolarisiertes Licht umgewandelt werden. Wenn linear polarisiertes Licht in die Integrations kugel eindringt, wird es innerhalb der Kugel mehrfach reflektiert, wodurch die Vibration des elektrischen Feldes gestört wird. Dies führt zu unpolarisiertem Licht am Ausgangs ende der integrieren den Kugel.

2,5 P-polarisiertes Licht, S-polarisiertes Licht und Brewster's Angle

P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht sind beide linear polarisiertes Licht mit senkrechten Polarisation richtungen. Sie sind sinnvoll, wenn man die Reflexion und Brechung von Lichtstrahlen betrachtet. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, wenn ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche fällt und reflektierte und gebrochene Strahlen bildet, die Ebene, die durch den einfallenden Lichtstrahl und die Normalität gebildet wird, ist als die Einfalls ebene definiert. P-polarisiertes Licht (vom deutschen Wort "Parallel") ist Licht mit einer Polarisation richtung parallel zur Einfalls ebene, während S-polarisiertes Licht (vom deutschen Wort "Senkrecht") ist Licht mit einer Polarisation richtung senkrecht zur Einfalls ebene.

P-Polarisiertes und S-polarisiertes Licht

Unter normalen Umständen, wenn natürliches Licht an der Grenzfläche eines Dielektrikums reflektiert und gebrochen wird, werden sowohl das reflektierte als auch das gebrochene Licht teilweise polarisiert. Nur wenn der Einfalls winkel in einem bestimmten Winkel liegt, ist der Polarisation zustand des reflektierten Lichts vollständig S-polarisiert (senkrecht zur Einfalls ebene). und der Polarisation zustand des gebrochenen Lichts ist fast vollständig P-polarisiert (parallel zur Einfalls ebene). Dieser spezifische Einfalls winkel wird als Brewster-Winkel bezeichnet. Wenn Licht im Brewster-Winkel einfällt, stehen das reflektierte Licht und das gebrochene Licht senkrecht zueinander. Unter Verwendung dieser Eigenschaft kann linear polarisiertes Licht erzeugt werden.