تقاسم المعرفة البصرية-الاستقطاب البصري 2

الموضات الاستقطاب الأساسية

أ. استقطاب بيضاوي الشكل

الاستقطاب الإهليلجي هو حالة الاستقطاب الأساسية. في هذه الحالة ، يكون لمكوني المجال الكهربائي فرق طور ثابت (واحد ينتشر بشكل أسرع ، والآخر أبطأ) ، وفرق الطور ليس مضاعف عدد صحيح ل (\ pi/2 ). يمكن أن تكون السعة إما هي نفسها أو مختلفة. عند النظر إليها على طول اتجاه الانتشار ، فإن مسار نقطة نهاية متجه المجال الكهربائي سيحدد بيضاوية ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

ب. الاستقطاب الخطي

الاستقطاب الخطي هو شكل خاص من الاستقطاب الإهليلجي. في هذه الحالة ، لا يوجد فرق في الطور بين مكوني المجال الكهربائي ، يتأرجح متجه المجال الكهربائي في مستوى واحد. عند النظر إليها على طول اتجاه الانتشار ، يكون مسار نقطة نهاية متجه المجال الكهربائي خطًا مستقيمًا. إذا كانت سعة المكونين متماثلة ، فإن هذا يؤدي إلى استقطاب خطي 45 درجة ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

ج. الاستقطاب الدائري

الاستقطاب الدائري هو شكل خاص آخر من الاستقطاب الإهليلجي. في هذه الحالة ، يكون لمكوني المجال الكهربائي فرق الطور 90 درجة ونفس السعة. عند النظر إليها على طول اتجاه الانتشار ، يكون مسار نقطة نهاية متجه المجال الكهربائي عبارة عن دائرة ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

تصنيف مصادر الضوء عن طريق الاستقطاب

الضوء المنبعث مباشرة من مصادر الضوء العادية هو مجموعة غير منتظمة من الأضواء المستقطبة التي لا حصر لها ، لذلك ليس من الممكن مراقبة أي اتجاه مفضل لشدة الضوء مباشرة. هذا النوع من الضوء ، الذي له نفس الكثافة في جميع اتجاهات الاهتزاز ، يسمى الضوء الطبيعي. لديها حالات استقطاب مختلفة بشكل عشوائي واختلافات الطور ، بما في ذلك جميع اتجاهات الاهتزاز الممكنة العمودية باتجاه انتشار الضوء ، ولا تظهر الاستقطاب. تشمل الأمثلة الشائعة للضوء الطبيعي أشعة الشمس والضوء من المصابيح المنزلية.

يحتوي الضوء المستقطب تمامًا على اتجاه تذبذب موجة كهرومغناطيسية مستقر ، حيث يوجد مكونان للحقل الكهربائي بفرق طور ثابت. يتضمن الضوء المستقطب خطياً المذكور أعلاه ، الضوء المستقطب بيضائيًا ، والإضاءة المستقطبة الدائرية.

يحتوي الضوء المستقطب جزئيًا على مكونات كل من الضوء الطبيعي والضوء المستقطب. على سبيل المثال ، أشعة الليزر التي نستخدمها في كثير من الأحيان ليست مستقطبة تمامًا ولا غير مستقطبة ، لذلك فهي تنتمي إلى ضوء مستقطب جزئيًا. لتحديد نسبة الضوء المستقطب في شدة الضوء الكلية ، يتم تقديم مفهوم درجة الاستقطاب (dip). إنها نسبة شدة الضوء المستقطب إلى شدة الضوء الإجمالية ، والتي تتراوح من 0 إلى 1 ، حيث يشير 0 إلى الضوء غير المستقطب ويشير 1 إلى الضوء المستقطب تمامًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن درجة الاستقطاب الخطي (DOLP) هي نسبة شدة الضوء المستقطب خطياً إلى شدة الضوء الكلية ، ودرجة الاستقطاب الدائري (dockp) هي نسبة شدة الضوء المستقطب دائريًا إلى شدة الضوء الكلية. في الحياة اليومية ، الضوء المنبعث من مصابيح LED الشائعة هو أيضًا ضوء مستقطب جزئيًا.

Led التحويل بين حالات الاستقطاب

يمكن أن تؤثر العديد من المكونات البصرية على حالة الاستقطاب لشعاع الضوء. هذه الآثار يمكن في بعض الأحيان أن يكون المطلوب من قبل المستخدم وأحيانا لا. على سبيل المثال ، عندما ينعكس شعاع الضوء ، عادة ما تتغير حالة الاستقطاب. أخذ الضوء الطبيعي كمثال ، بعد أن ينعكس على سطح الماء ، يصبح الضوء المستقطب جزئيًا. طالما أن شعاع الضوء لا ينعكس أو لا يمر عبر أي وسيط استقطاب ، تظل حالة الاستقطاب مستقرة.

لتغيير حالة الاستقطاب كميًا لحزمة الضوء ، يمكن استخدام المكونات البصرية المستقطبة. على سبيل المثال ، لوحة ربع الموجة هي عنصر استقطاب شائع مصنوع من مادة الكريستال ثنائية الانكساح ، مع محور سريع ومحور بطيء. يمكن أن يؤخر مرحلة متجه المجال الكهربائي الموازي للمحور البطيئ بـ (\ pi/2 ) (90 درجة) ، في حين أن متجه المجال الكهربائي الموازي للمحور السريع لا يواجه أي تأخير. وبالتالي ، عندما يكون الضوء مستقطبًا خطيًا مع زاوية استقطاب 45 درجةE هو حادث على لوحة ربع موجة ، يصبح شعاع الضوء المرسل ضوءًا مستقطبًا دائريًا ، كما هو موضح في الشكل أدناه. أولاً ، يقوم المستقطب الخطي بتحويل الضوء الطبيعي إلى ضوء مستقطب خطياً ، ثم يمر الضوء المستقطب خطياً عبر لوحة ربع الموجة ، ليصبح ضوءًا مستقطبًا دائريًا ، دون تغيير في شدة الضوء. وبالمثل ، عندما ينتشر شعاع الضوء في الاتجاه العكسي ، يصبح الضوء المستقطب دائريًا مع حادث زاوية استقطاب 45 درجة على لوحة ربع الموجة ضوءًا مستقطبًا خطيًا.

باستخدام مجال متكامل مذكور في المقالات السابقة ، يمكن تحويل الضوء المستقطب خطيا إلى ضوء غير مستقطب. عندما يدخل الضوء المستقطب خطياً إلى الكرة المتكاملة ، فإنه يخضع لانعكاسات متعددة داخل الكرة ، مما يعطل اهتزاز الحقل الكهربائي. وهذا يؤدي إلى ضوء غير مستقطب في نهاية مخرجات المجال المتكامل.

كشاف قطبي ، ضوء مستقطب S ، وزاوية Brewster

الضوء المستقطب P والضوء المستقطب S كلاهما ضوء مستقطب خطيا مع اتجاهات استقطاب عمودي. فهي ذات معنى عند النظر في انعكاس وانكسار أشعة الضوء. كما هو موضح في الشكل أدناه ، عندما يقع شعاع ضوئي على سطح ، ويشكل الحزم المنعكسة والانكسارة ، يتم تعريف الطائرة التي تشكلت بواسطة شعاع الضوء الساقط والطبيعي بأنها طائرة الإصابة. كلمة P-مستقطبة من الكلمة الألمانية (بالضوء المتوازي) عبارة عن ضوء مع اتجاه استقطاب مواز لمستوى الإصابة ، في حين أن الضوء المستقطب S (من الكلمة الألمانية: Senkrecht) هو ضوء مع اتجاه الاستقطاب عمودي على مستوى الإصابة.

ضوء مستقطب P و S مستقطب

في ظل الظروف العادية ، عندما ينعكس الضوء الطبيعي وينكسر عند واجهة عازل الكهرباء ، يكون الضوء المنعكس والانكسار مستقطبًا جزئيًا. فقط عندما تكون زاوية السقوط بزاوية محددة ، تكون حالة الاستقطاب للضوء المنعكس مستقطبة تمامًا S (متعامدة على مستوى الإصابة) ، وحالة الاستقطاب للضوء المنكسر تكون مستقطبة بالكامل تقريبًا (موازية لمستوى الإصابة). وتسمى زاوية الإصابة المحددة هذه بزاوية بروستر. عندما يكون الضوء حادثًا عند زاوية بروستر ، يكون الضوء المنعكس والضوء المنكسر متعامدًا مع بعضهما البعض. باستخدام هذه الخاصية ، يمكن توليد الضوء المستقطب خطيا.