光知識共有-光偏光

偏光には、波長、強度、偏光の3つの基本的な特性があります。 光の波长は理解しやすいです。 例えば、可視光の波長範囲は380〜780 nmに分布している。 光の強さも把握しやすいです。光のビームが強いか弱いかは、そのパワーによって特徴付けることができます。 対照的に、光の偏光特性は、電界ベクトルの振動方向を表します。これは、可視でも有形でもないため、一般的に理解が困難になります。

しかしながら、実際には、光の偏光特性も同様に重要であり、日常生活において広く応用されている。 たとえば、私たちが毎日見ている液晶ディスプレイ (LCD) は、偏光技術を使用してカラーディスプレイとコントラスト調整を実現しています。 劇場で3D映画を見るときに着用する3Dメガネも、光の偏光を利用しています。

光学で働く専門家にとって、偏光現象を完全に理解し、この知識を実用的な光学システムに適用することは、製品やプロジェクトの成功に非常に有益です。 したがって、この記事から始めて、わかりやすい方法で偏光の概念を紹介します。誰もが二極化を深く理解し、それをより効果的に仕事に適用できるようにします。

偏光の基本的な知識

関係する概念は非常に多いので、いくつかのサブセクションでそれらを段階的に紹介します。

2.1偏光の概念

光は電磁波の一種であることがわかっています。 次の図に示すように、電磁波は、互いに垂直な電界 (E) と磁界 (B) からなる。 これらの2つのフィールドは、それぞれの方向に振動し、伝搬方向 (Z) に沿って横方向に伝搬する。

電磁波では、電界ベクトル (E) と磁界ベクトル (B) とは、波の伝播方向 (Z) に対して垂直に振動する。 光の偏光は、特に、波が伝播するときの電界ベクトル (E) の向きと挙動を指します。

偏光の概念を理解することは、光が材料とどのように相互作用し、さまざまなアプリケーションでどのように操作できるかに影響するため、非常に重要です。 たとえば、偏光を使用して、まぶしさを減らし、イメージングシステムのコントラストを高め、映画の3D視覚化を可能にすることができます。

次のセクションでは、さまざまなタイプの偏光、それらをどのように生成および操作できるか、および光学部品メーカー日常生活や高度な光学システムで。

電界と磁界は互いに垂直であり、同じ位相を持ち、同じ方向に伝播するため、実際には、光の偏光は、電界の振動を分析することによって説明されます。 下の図に示すように、電界ベクトル (\ mathbf{E} ) は、コンポーネント (E_x) と (E_y) に分解できます。 偏光とは、時間と空間に対する電界成分 (E_x) と (E_y) の振動方向の分布を指します。

より詳細には、電界ベクトル (\ mathbf{E} ) は次のように表すことができます。[\ mathbf{E} = E_x \ hat{i} E_y \ hat{j} ] ここで (\ hat{i} ) および (\ hat{j} ) は、それぞれx方向とy方向の単位ベクトルです。

時間と空間に対する (E_x) と (E_y) の振る舞いによって、偏光のタイプが決まります。

線形偏光: (E_x) と (E_y) が同相である場合 (または180度位相がずれている場合) 、電界ベクトル (\ mathbf{E} ) 単一の平面で発振します。 この平面の角度は、 (E_x) および (E_y) の相対的な大きさに依存する。

円偏光: (E_x) と (E_y) の振幅は同じですが、位相が90度ずれている場合、電界ベクトル (\ mathbf{E} ) 伝播の方向に垂直な平面内の円をトレースします。 回転の方向 (時計回りまたは反時計回り) は、それが右利きまたは左利きの円偏光であるかどうかを決定します。

楕円偏光: (E_x) と (E_y) の振幅が異なる場合、および/または0度または90度以外の任意の量だけ位相がずれている場合、電界ベクトル (\ mathbf{E} ) tr楕円をエースアウトします。 これは偏光の最も一般的な形である。

電界成分 (E_x) と (E_y) がどのように振動するかを理解することにより、光の偏光状態を完全に記述できます。 この理解は、偏光フィルター、液晶ディスプレイ、さまざまな種類のセンサーや通信デバイスなど、偏光に依存する光学システムの設計と分析に不可欠です。