Поляризатор

Поляризационный фильтр сокращает отражения (вверху) и позволяет видеть фотографа через стекло примерно под углом Брюстера, хотя отражения от заднего окна автомобиля не отсекаются, потому что они менее сильно поляризованы, согласно уравнениям Френеля. .

Поляризатор или поляризатор представляет собой оптический фильтр , который позволяет световые волны определенной поляризации прохода через в то время блокируя световые волны других поляризаций. ^{[1] [2] [3] [4]} Он может фильтровать пучок света неопределенной или смешанной поляризации в пучок четко определенной поляризации, то есть поляризованный свет . Обычными типами поляризаторов являются линейные поляризаторы и круговые поляризаторы. Поляризаторы используются во многих оптических методах и инструментах , а поляризационные фильтры находят применение вфотография и ЖК- технология. Поляризаторы также могут быть изготовлены для других типов электромагнитных волн, помимо видимого света, таких как радиоволны , микроволны и рентгеновские лучи .

Линейные поляризаторы [ править ]

Линейные поляризаторы можно разделить на две основные категории: поглощающие поляризаторы, в которых нежелательные состояния поляризации поглощаются устройством, и поляризаторы с расщеплением луча, где неполяризованный луч разделяется на два луча с противоположными состояниями поляризации. Поляризаторы, которые поддерживают одни и те же оси поляризации с различными углами падения, часто называют декартовыми поляризаторами , поскольку векторы поляризации могут быть описаны с помощью простых декартовых координат (например, горизонтальных и вертикальных) независимо от ориентации поверхности поляризатора. Когда два состояния поляризации относятся к направлению поверхности (обычно обнаруживаются при френелевском отражении), их обычно называют s истр . Это различие между декартовой и s - p поляризацией во многих случаях может быть незначительным, но оно становится существенным для достижения высокого контраста и больших угловых разбросов падающего света.

Поглощающие поляризаторы [ править ]

Некоторые кристаллы из-за эффектов, описываемых кристаллической оптикой , демонстрируют дихроизм , предпочтительное поглощение света, поляризованного в определенных направлениях. Поэтому их можно использовать в качестве линейных поляризаторов. Самый известный кристалл этого типа - турмалин . Однако этот кристалл редко используется в качестве поляризатора, поскольку дихроичный эффект сильно зависит от длины волны, и кристалл кажется окрашенным. Герапатит также дихроичен и не сильно окрашен, но его трудно выращивать в крупных кристаллах.

Полароид поляризационных функций фильтра аналогичным образом на атомном уровне с проволочной сеткой поляризатора. Первоначально он был сделан из микроскопических кристаллов герапатита. Его нынешняя форма H-листа изготовлена ​​из пластика на основе поливинилового спирта (PVA) с добавлением йода . Растяжение листа во время производства приводит к выравниванию цепей ПВС в одном определенном направлении. Валентные электроныот примеси йода могут двигаться линейно вдоль полимерных цепей, но не поперек них. Таким образом, падающий свет, поляризованный параллельно цепям, поглощается листом; свет, поляризованный перпендикулярно цепям, передается. Долговечность и практичность Polaroid делают его наиболее распространенным типом поляризаторов, например, для солнцезащитных очков , фотографических фильтров и жидкокристаллических дисплеев . Он также намного дешевле, чем другие типы поляризаторов.

Современный тип поглощающего поляризатора состоит из удлиненных наночастиц серебра, внедренных в тонкие (≤0,5 мм) стеклянные пластинки. Эти поляризаторы более долговечны и могут поляризовать свет намного лучше, чем пластиковая пленка Polaroid, достигая коэффициента поляризации до 100 000: 1 и поглощения правильно поляризованного света всего 1,5%. ^[5] Такие стеклянные поляризаторы лучше всего подходят для коротковолнового инфракрасного света и широко используются в оптоволоконной связи .

Светоделительные поляризаторы [ править ]

Расщепляющие луч поляризаторы разделяют падающий луч на два луча с различной линейной поляризацией . Для идеального поляризационного светоделителя они должны быть полностью поляризованными с ортогональными поляризациями. Однако для многих обычных поляризаторов с расщеплением луча только один из двух выходных лучей полностью поляризован. Другой содержит смесь состояний поляризации.

В отличие от поглощающих поляризаторов, поляризаторы с расщеплением луча не должны поглощать и рассеивать энергию отклоненного состояния поляризации, поэтому они больше подходят для использования с лучами высокой интенсивности, такими как лазерный свет. Истинно поляризационные светоделители также полезны, когда две компоненты поляризации должны анализироваться или использоваться одновременно.

Поляризация отражением Френеля [ править ]

Когда свет отражается (путем отражения Френеля) под углом от границы раздела двух прозрачных материалов, коэффициент отражения различен для света, поляризованного в плоскости падения, и света, поляризованного перпендикулярно к нему. Свет, поляризованный в плоскости, называется p- поляризованным, тогда как свет, поляризованный перпендикулярно ему, называется s- поляризованным. Под особым углом, известным как угол Брюстера , никакой p- поляризованный свет не отражается от поверхности, поэтому весь отраженный свет должен быть s- поляризованным с электрическим полем, перпендикулярным плоскости падения.

Простой линейный поляризатор можно сделать, наклонив стопку стеклянных пластин под углом Брюстера к лучу. Часть s- поляризованного света отражается от каждой поверхности каждой пластины. Для стопки пластин каждое отражение истощает падающий луч s- поляризованного света, оставляя большую часть p- поляризованного света в проходящем луче на каждой стадии. Для видимого света в воздухе и обычном стекле угол Брюстера составляет около 57 °, и около 16% s- поляризованного света, присутствующего в луче, отражается при каждом переходе воздух-стекло или стекло-воздух. При таком подходе требуется много пластин, чтобы добиться даже посредственной поляризации передаваемого луча. Для стопки из 10 пластин (20 отражений) около 3% (= (1-0,16) ²⁰) s -поляризованного света проходит. Отраженный луч, хотя и полностью поляризован, распространяется и может быть не очень полезным.

Более полезный поляризованный луч можно получить, наклонив стопку пластин под большим углом к ​​падающему лучу. Как ни странно, использование углов падения, больших, чем угол Брюстера, дает более высокую степень поляризации передаваемого луча за счет уменьшения общего пропускания. Для углов падения более 80 ° поляризация прошедшего луча может приближаться к 100% всего с четырьмя пластинами, хотя в этом случае передаваемая интенсивность очень мала. ^[6] Добавление большего количества пластин и уменьшение угла позволяет достичь лучшего компромисса между передачей и поляризацией.

Поскольку их векторы поляризации зависят от угла падения, поляризаторы, основанные на отражении Френеля, по своей природе имеют тенденцию создавать s - p поляризацию, а не декартову поляризацию, что ограничивает их использование в некоторых приложениях.

Двулучепреломляющие поляризаторы [ править ]

Другие линейные поляризаторы используют свойства двойного лучепреломления кристаллов, таких как кварц и кальцит . В этих кристаллах падающий на их поверхность пучок неполяризованного света преломляется на два луча. Закон Снеллиуса выполняется для обоих этих лучей, обычного или o- луча, и необычного или e- луча, причем каждый луч имеет свой показатель преломления (это называется двойным преломлением). В общем, два луча будут находиться в разных состояниях поляризации, но не в состояниях линейной поляризации, за исключением определенных направлений распространения относительно оси кристалла.

Николь был ранний типом двулучепреломляющего поляризатора, который состоит из кристаллов кальцита , который был разделен и снова соединен с канадским бальзамом . Кристалл вырезан так, что o- и e- лучи находятся в ортогональных состояниях линейной поляризации. Полное внутреннее отражение от ø -Ray происходит на границе раздела бальзама, так как он испытывает большее показатель преломления в кальците , чем в бальзаме, и луч отклоняется в сторону кристалла. Е -ray, который видит меньший показатель преломления в кальцит, передается через интерфейс без прогиба. Призмы Николя производят поляризованный свет очень высокой чистоты и широко использовались вмикроскопия , хотя в современном использовании они были в основном заменены на альтернативы , такие как призмы Глана-Томпсона , Глан-Фуко призмы , и Глан-Тейлора призмы . Эти призмы не являются настоящими поляризационными светоделителями, поскольку полностью поляризован только переданный луч.

Уолластон призмы является еще двулучепреломляющий поляризатор , состоящий из двух треугольных призм с кальцита ортогональных осей кристалла, которые скреплены вместе. На внутренней границе раздела неполяризованный луч разделяется на два линейно поляризованных луча, которые покидают призму под углом расходимости 15–45 °. В Рочон и Сенармона призм похожи, но используют различные ориентации оптической оси в двух призм. Призма Сенармона имеет воздушный зазор, в отличие от призм Волластона и Рошона. Эти призмы действительно разделяют луч на два полностью поляризованных луча с перпендикулярными поляризациями. Призмы Nomarski представляет собой вариант призмы Волластона, который широко используется в дифференциальной интерференции контрастной микроскопии .

Тонкопленочные поляризаторы [ править ]

Тонкопленочные линейные поляризаторы (также известные как TFPN) представляют собой стеклянные подложки, на которые нанесено специальное оптическое покрытие . Либо угловые отражения Брюстера, либо интерференционные эффекты в пленке заставляют их действовать как поляризаторы светоделения. Подложка для пленки может быть либо пластиной, которая вставляется в луч под определенным углом, либо стеклянным клином, приклеенным ко второму клину, чтобы сформировать куб с пленкой, разрезанной по диагонали поперек центра (одна форма это очень распространенный куб Мак-Нейла ^[7]). Тонкопленочные поляризаторы обычно не работают так же хорошо, как поляризаторы типа Глана, но они недороги и обеспечивают два луча, которые примерно одинаково хорошо поляризованы. Поляризаторы кубического типа обычно работают лучше, чем пластинчатые поляризаторы. Первые легко спутать с двулучепреломляющими поляризаторами типа Глана.

Проволочные поляризаторы [ править ]

Одним из простейших линейных поляризаторов является поляризатор с проволочной сеткой (WGP), который состоит из множества тонких параллельных металлических проволок, расположенных в плоскости. WGP в основном отражают непередаваемую поляризацию и поэтому могут использоваться в качестве поляризационных светоделителей. Паразитное поглощение относительно высокое по сравнению с большинством диэлектрических поляризаторов, хотя и намного ниже, чем у поглощающих поляризаторов.

Электромагнитные волны, компоненты электрического поля которых выровнены параллельно проводам, будут вызывать движение электронов по всей длине проводов. Поскольку электроны могут свободно двигаться в этом направлении, поляризатор ведет себя аналогичным образ на поверхность металла при отражении света, и волна отражается назад вдоль падающий пучок (минус небольшое количество энергии теряется в джоулев тепло из провод). ^[8]

Для волн с электрическими полями, перпендикулярными проводам, электроны не могут перемещаться очень далеко по ширине каждого провода. Поэтому отражается небольшая энергия, и падающая волна может проходить через сетку. В этом случае сетка ведет себя как диэлектрический материал .

В целом это приводит к линейной поляризации передаваемой волны с электрическим полем, полностью перпендикулярным проводам. Гипотеза о том, что волны «проскальзывают» между проводами, неверна. ^[8]

Для практических целей расстояние между проводами должно быть меньше длины волны падающего излучения. Кроме того, ширина каждого провода должна быть небольшой по сравнению с расстоянием между проводами. Таким образом, относительно легко построить проволочную сетку поляризаторы для микроволн , далеко инфракрасных и середины инфракрасного излучения. Кроме того, передовые методы литографии могут также создавать металлические решетки с очень узким шагом, позволяющие в достаточной степени поляризовать видимый свет. Поскольку степень поляризации мало зависит от длины волны и угла падения, они используются для широкополосных приложений, таких как проекция.

Аналитические решения с использованием строгого анализа связанных волн для поляризаторов проволочной сетки показали, что для компонентов электрического поля, перпендикулярных проводам, среда ведет себя как диэлектрик, а для компонентов электрического поля, параллельных проводам, среда ведет себя как металл (отражающая) . ^[9]

Закон Малуса и другие свойства [ править ]

Малус в законе / м ə л ˙U s / , который назван в честь Малюса , говорит , что , когда идеальный поляризатор помещается в поляризованном пучке света, освещенность , I , свет , который проходит через дается

${\ displaystyle I = I_ {0} \ cos ^ {2} \ theta _ {i},}$^{[ необходима цитата ]}

где I ₀ - начальная интенсивность, а θ _i - угол между начальным направлением поляризации света и осью поляризатора.

Луч неполяризованного света можно представить как содержащий однородную смесь линейных поляризаций под всеми возможными углами. Поскольку среднее значение равно 1/2, коэффициент передачи становится равным${\ Displaystyle \ соз ^ {2} \ theta}$

${\ displaystyle {\ frac {I} {I_ {0}}} = {\ frac {1} {2}}.}$

На практике часть света теряется в поляризаторе, и фактическое пропускание будет несколько ниже, чем это, около 38% для поляризаторов типа Polaroid, но значительно выше (> 49,9%) для некоторых типов двулучепреломляющих призм.

Если два поляризатора расположены один за другим (второй поляризатор обычно называют анализатором ), взаимный угол между их осями поляризации дает значение θ в законе Малуса. Если две оси ортогональны, поляризаторы пересекаются и теоретически свет не передается, хотя, опять же, практически нет идеального поляризатора и пропускание не совсем равно нулю (например, скрещенные листы поляроида выглядят слегка синими). Если между скрещенными поляризаторами поместить прозрачный объект, любые поляризационные эффекты, присутствующие в образце (например, двулучепреломление), будут отображаться как увеличение пропускания. Этот эффект используется в поляриметрии для измерения оптической активности образца.

Настоящие поляризаторы также не являются идеальными блокаторами поляризации, ортогональной их оси поляризации; отношение пропускания нежелательного компонента к желаемому называется коэффициентом экстинкции и варьируется от примерно 1: 500 для поляризатора Polaroid до примерно 1:10 ⁶ для поляризатора призмы Глана-Тейлора .

В рентгеновских лучах закон Малуса ( релятивистская форма):

${\ displaystyle I = I_ {0} {\ frac {f} {f}} _ {0} \ left [1 + {\ frac {\ lambda (f_ {0} -f)} {2c}} \ right] \ cos ^ {2} \ theta _ {i}}$

где - частота поляризованного излучения, падающего на поляризатор, - частота излучения, проходящего через поляризатор, - комптоновская длина волны электрона, - скорость света в вакууме. ^[10]${\ displaystyle f_ {0}}$${\ displaystyle f}$${\ displaystyle \ lambda}$${\ displaystyle c}$

Круглые поляризаторы [ править ]

Круговые поляризаторы ( CPL или фильтры с круговой поляризацией ) могут использоваться для создания света с круговой поляризацией или, в качестве альтернативы, для избирательного поглощения или пропускания света с круговой поляризацией по часовой стрелке и против часовой стрелки . Они используются в качестве поляризационных фильтров в фотографии, чтобы уменьшить наклонные отражения от неметаллических поверхностей, и представляют собой линзы 3D-очков, которые носят для просмотра некоторых стереоскопических фильмов (в частности, разновидность RealD 3D ), где поляризация света используется для различения какое изображение должно быть видно левым и правым глазом.

Создание циркулярно поляризованного света [ править ]

Есть несколько способов создать свет с круговой поляризацией, самый дешевый и самый распространенный - это размещение четвертьволновой пластины после линейного поляризатора и направление неполяризованного света через линейный поляризатор. Линейно поляризованный свет, выходящий из линейного поляризатора, преобразуется в свет с круговой поляризацией четвертьволновой пластиной. Ось передачи линейного поляризатора должна находиться на полпути (45 °) между быстрой и медленной осями четвертьволновой пластины.

В приведенной выше компоновке ось передачи линейного поляризатора расположена под положительным углом 45 ° относительно правой горизонтали и представлена ​​оранжевой линией. Четвертьволновая пластинка имеет горизонтальную медленную ось и вертикальную быструю ось, и они также представлены оранжевыми линиями. В этом случае неполяризованный свет, попадающий в линейный поляризатор, отображается как одиночная волна, амплитуда и угол линейной поляризации которой внезапно меняются.

Когда кто-то пытается пропустить неполяризованный свет через линейный поляризатор, только свет, электрическое поле которого находится под положительным углом 45 °, покидает линейный поляризатор и попадает на четвертьволновую пластину. На иллюстрации три представленные длины волн неполяризованного света будут преобразованы в три длины волны линейно поляризованного света на другой стороне линейного поляризатора.

На иллюстрации справа показано электрическое поле линейно поляризованного света непосредственно перед тем, как он попадает в четвертьволновую пластинку. Красная линия и соответствующие векторы поля показывают, как величина и направление электрического поля изменяется вдоль направления движения. Для этой плоской электромагнитной волны каждый вектор представляет величину и направление электрического поля для всей плоскости, перпендикулярной направлению движения. (Обратитесь к этим двум изображениям в статье о плоских волнах, чтобы лучше это понять.)

Свет и все другие электромагнитные волны имеют магнитное поле, которое находится в фазе и перпендикулярно электрическому полю, показанному на этих рисунках.

Чтобы понять влияние четвертьволновой пластины на линейно поляризованный свет, полезно представить себе свет как разделенный на две составляющие, которые расположены под прямым углом ( ортогональным ) друг к другу. С этой целью синяя и зеленая линии являются проекциями красной линии на вертикальную и горизонтальную плоскости соответственно и представляют, как электрическое поле изменяется в направлении этих двух плоскостей. Два компонента имеют одинаковую амплитуду и находятся в фазе.

Поскольку четвертьволновая пластина сделана из двулучепреломляющегоматериала, когда в волновой пластине свет распространяется с разной скоростью в зависимости от направления его электрического поля. Это означает, что горизонтальная составляющая, которая расположена вдоль медленной оси волновой пластины, будет перемещаться с меньшей скоростью, чем составляющая, которая направлена ​​вдоль вертикальной быстрой оси. Первоначально эти две составляющие находятся в фазе, но по мере прохождения двух составляющих через волновую пластину горизонтальная составляющая света смещается дальше за вертикальной. Регулируя толщину волновой пластины, можно контролировать, насколько горизонтальная составляющая задерживается относительно вертикальной составляющей, прежде чем свет покинет волновую пластину, и они снова начнут двигаться с той же скоростью. Когда свет покидает четвертьволновую пластину, правый горизонтальный компонент будет ровно четвертьдлина волны за вертикальной составляющей делает свет левой круговой поляризацией, если смотреть со стороны приемника. ^[11]

В верхней части рисунка справа показан свет с круговой поляризацией после того, как он покидает волновую пластину. Непосредственно под ним для сравнения находится линейно поляризованный свет, попавший на четвертьволновую пластинку. На верхнем изображении, поскольку это плоская волна, каждый вектор, ведущий от оси к спирали, представляет величину и направление электрического поля для всей плоскости, перпендикулярной направлению движения. Все векторы электрического поля имеют одинаковую величину, что указывает на то, что напряженность электрического поля не изменяется. Однако направление электрического поля постоянно меняется.

Синяя и зеленая линии представляют собой проекции спирали на вертикальную и горизонтальную плоскости соответственно и показывают, как электрическое поле изменяется в направлении этих двух плоскостей. Обратите внимание, как правый горизонтальный компонент теперь на четверть длины волны позади вертикального компонента. Именно эта четверть фазового сдвига длины волны приводит к вращательной природе электрического поля. Важно отметить, что когда величина одного компонента максимальна, величина другого компонента всегда равна нулю. Это причина того, что существуют спиральные векторы, которые точно соответствуют максимумам двух компонентов.

В только что процитированном примере, используя соглашение о направленности, используемое во многих учебниках по оптике, свет считается левосторонним / направленным против часовой стрелки с круговой поляризацией. Ссылаясь на сопровождающую анимацию, она считается левшой, потому что, если направить большой палец левой руки против направления движения, его пальцы сгибаются в направлении вращения электрического поля, когда волна проходит заданную точку в пространстве. Спираль также образует левую спираль в пространстве. Точно так же этот свет считается поляризованным против часовой стрелки с круговой поляризацией, потому что, если неподвижный наблюдатель смотрит против направления движения, человек будет наблюдать, как его электрическое поле вращается против часовой стрелки, когда волна проходит заданную точку в пространстве. ^[11]

Чтобы создать правосторонний свет с круговой поляризацией по часовой стрелке, нужно просто повернуть ось четвертьволновой пластинки на 90 ° относительно линейного поляризатора. Это меняет местами быструю и медленную оси волновой пластины относительно оси передачи линейного поляризатора, меняя местами, какой компонент опережает, а какой отстает.

Пытаясь понять, как четвертьволновая пластинка преобразует линейно поляризованный свет, важно понимать, что два обсуждаемых компонента не являются сущностями сами по себе, а представляют собой просто мысленные конструкции, которые можно использовать, чтобы оценить происходящее. В случае света с линейной и круговой поляризацией в каждой точке пространства всегда есть одно электрическое поле с определенным векторным направлением, четвертьволновая пластинка просто оказывает эффект преобразования этого единственного электрического поля.

Поглощение и прохождение света с круговой поляризацией [ править ]

Круговые поляризаторы также могут использоваться для избирательного поглощения или пропускания света с правой или левой круговой поляризацией. Именно эта функция используется 3D-очками в стереоскопических кинотеатрах, таких как RealD Cinema . Данный поляризатор, который создает одну из двух поляризаций света, будет передавать ту же поляризацию света, когда этот свет проходит через него в другом направлении. Напротив, он блокирует свет противоположной поляризации.

Приведенная выше иллюстрация идентична предыдущей аналогичной, за исключением того, что свет с левой круговой поляризацией теперь приближается к поляризатору с противоположного направления, а свет с линейной поляризацией выходит из поляризатора вправо.

Прежде всего, обратите внимание, что четвертьволновая пластинка всегда преобразует свет с круговой поляризацией в свет с линейной поляризацией. Только результирующий угол поляризации линейно поляризованного света определяется ориентацией быстрой и медленной осей четвертьволновой пластинки и направленностью циркулярно поляризованного света. На иллюстрации свет с левой круговой поляризацией, входящий в поляризатор, преобразуется в линейно поляризованный свет, который имеет направление поляризации вдоль оси пропускания линейного поляризатора и, следовательно, проходит. В отличие от этого, свет с правой круговой поляризацией преобразовался бы в свет с линейной поляризацией, который имел бы направление поляризации вдоль оси поглощения линейного поляризатора, которая находится под прямым углом к ​​оси передачи,и поэтому он был бы заблокирован.

Чтобы понять этот процесс, обратитесь к иллюстрации справа. Это абсолютно идентично предыдущей иллюстрации, хотя теперь считается, что свет с круговой поляризацией вверху приближается к поляризатору слева. Из иллюстрации можно заметить, что горизонтальная составляющая, направленная влево (если смотреть вдоль направления движения), опережает вертикальную составляющую и что, когда горизонтальная составляющая задерживается на четверть длины волны, она преобразуется в проиллюстрированный линейно поляризованный свет. внизу, и он пройдет через линейный поляризатор.

Существует относительно простой способ понять, почему поляризатор, который создает заданную направленность циркулярно поляризованного света, также передает такую ​​же направленность поляризованного света. Во-первых, учитывая двойную полезность этого изображения, начните с представления, что свет с круговой поляризацией, отображаемый вверху, все еще покидает четвертьволновую пластину и движется влево. Заметьте, что если бы горизонтальная составляющая линейно поляризованного света была дважды задержана на четверть длины волны, что составило бы полную половину длины волны, результатом был бы линейно поляризованный свет, который находился бы под прямым углом к ​​входящему свету. Если бы такой ортогонально поляризованный свет был повернут в горизонтальной плоскости и направлен обратно через секцию линейного поляризатора кругового поляризатора, он явно прошел бы, учитывая его ориентацию.Теперь представьте себе циркулярно поляризованный свет, который уже однажды прошел через четвертьволновую пластинку, повернулся и снова направился обратно в круговой поляризатор. Пусть теперь этот свет представляет свет с круговой поляризацией, показанный вверху. Такой свет будет проходить через четвертьволновую пластину во второй раз, прежде чем достигнет линейного поляризатора, и при этом его горизонтальная составляющая будет задерживаться во второй раз на одну четверть длины волны. Независимо от того, задерживается ли эта горизонтальная составляющая на одну четверть длины волны за два отдельных шага или на полную половину длины волны сразу, ориентация результирующего линейно поляризованного света будет такой, что он проходит через линейный поляризатор.повернулся и снова направил обратно на круговой поляризатор. Пусть теперь этот свет представляет свет с круговой поляризацией, показанный вверху. Такой свет будет проходить через четвертьволновую пластину во второй раз, прежде чем достигнет линейного поляризатора, и при этом его горизонтальная составляющая будет задерживаться во второй раз на одну четверть длины волны. Независимо от того, задерживается ли эта горизонтальная составляющая на одну четверть длины волны за два отдельных шага или на полную половину длины волны сразу, ориентация результирующего линейно поляризованного света будет такой, что он проходит через линейный поляризатор.повернулся и снова направил обратно на круговой поляризатор. Пусть теперь этот свет представляет свет с круговой поляризацией, показанный вверху. Такой свет будет проходить через четвертьволновую пластину во второй раз, прежде чем достигнет линейного поляризатора, и при этом его горизонтальная составляющая будет задерживаться во второй раз на одну четверть длины волны. Независимо от того, задерживается ли эта горизонтальная составляющая на одну четверть длины волны за два отдельных шага или на полную половину длины волны сразу, ориентация результирующего линейно поляризованного света будет такой, что он проходит через линейный поляризатор.Такой свет будет проходить через четвертьволновую пластину во второй раз, прежде чем достигнет линейного поляризатора, и при этом его горизонтальная составляющая будет задерживаться во второй раз на одну четверть длины волны. Независимо от того, задерживается ли эта горизонтальная составляющая на одну четверть длины волны за два отдельных шага или на полную половину длины волны сразу, ориентация результирующего линейно поляризованного света будет такой, что он проходит через линейный поляризатор.Такой свет будет проходить через четвертьволновую пластину во второй раз, прежде чем достигнет линейного поляризатора, и при этом его горизонтальная составляющая будет задерживаться во второй раз на одну четверть длины волны. Независимо от того, задерживается ли эта горизонтальная составляющая на одну четверть длины волны за два отдельных шага или на полную половину длины волны сразу, ориентация результирующего линейно поляризованного света будет такой, что он проходит через линейный поляризатор.Ориентация полученного линейно поляризованного света будет такой, чтобы он проходил через линейный поляризатор.Ориентация полученного линейно поляризованного света будет такой, чтобы он проходил через линейный поляризатор.

Если бы это был правосторонний свет с круговой поляризацией по часовой стрелке, приближающийся к круговому поляризатору слева, его горизонтальная составляющая также была бы задержана, однако результирующий линейно поляризованный свет был бы поляризован вдоль оси поглощения линейного поляризатора и не был бы прошли.

Чтобы создать круговой поляризатор, который вместо этого пропускает правосторонний поляризованный свет и поглощает левосторонний свет, необходимо снова повернуть волновую пластину и линейный поляризатор на 90 ° относительно друг друга. Легко понять, что, меняя местами передающие и поглощающие оси линейного поляризатора относительно четвертьволновой пластинки, можно изменить направление передачи поляризованного света и его поглощение.

Однородный круговой поляризатор [ править ]

Однородный круговой поляризатор пропускает одну руку круговой поляризации без изменений и блокирует другую. Это похоже на то, как линейный поляризатор будет полностью пропускать один угол линейно поляризованного света без изменений, но полностью блокирует любой линейно поляризованный свет, который был ортогонален ему.

Однородный круговой поляризатор можно создать, поместив линейный поляризатор между двумя четвертьволновыми пластинами. ^{[12] В} частности, мы берем описанный ранее круговой поляризатор, который преобразует свет с круговой поляризацией в свет с линейной поляризацией, и добавляем к нему вторую четвертьволновую пластину, повернутую на 90 ° относительно первой.

Вообще говоря, без прямой ссылки на приведенную выше иллюстрацию, когда любая из двух поляризаций циркулярно поляризованного света входит в первую четвертьволновую пластину, одна из пары ортогональных компонентов отстает на одну четверть длины волны относительно другой. . Это создает одну из двух линейных поляризаций в зависимости от направленности циркулярно поляризованного света. Линейный поляризатор, расположенный между четвертьволновыми пластинами, ориентирован так, что он пропускает одну линейную поляризацию и блокирует другую. Затем вторая четвертьволновая пластинка принимает линейно поляризованный свет, который проходит, и задерживает ортогональную составляющую, которая не была задержана предыдущей четвертьволновой пластиной. Это возвращает два компонента в их исходное фазовое соотношение, восстанавливая выбранную круговую поляризацию.

Обратите внимание, что не имеет значения, в каком направлении проходит свет с круговой поляризацией.

Круговые и линейные поляризационные фильтры для фотографии [ править ]

Линейные поляризационные фильтры были первыми типами, которые использовались в фотографии, и их все еще можно использовать для беззеркальных и старых однообъективных зеркальных фотоаппаратов (SLR). Однако камеры с системой замера через объектив (TTL) и системой автофокусировки, то есть все современные зеркальные и зеркальные фотокамеры, полагаются на оптические элементы, пропускающие линейно поляризованный свет. Если свет, попадающий в камеру, уже имеет линейную поляризацию, это может нарушить работу системы экспозиции или автофокусировки. Фильтры с круговой поляризацией отсекают линейно поляризованный свет и поэтому могут использоваться для затемнения неба, улучшения насыщенности и удаления отражений, но проходящий через него свет с круговой поляризацией не влияет на системы, проходящие через линзы. ^[13]

См. Также [ править ]

• Фотоупругий модулятор - волновая пластина, которая может быстро переключать быстрые и медленные оси и, таким образом, создавать быстро меняющуюся левую и правую круговую поляризацию. Обычно они работают в ультразвуковом диапазоне.
• Ромб Френеля - еще один способ получения света с круговой поляризацией; не использует волновую пластину
• Крест вымирания
• Сфера Пуанкаре (оптика)
• Эдвин Лэнд
• Полярископ
• Поляризованный световой микроскоп

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Клигер, Дэвид С. Поляризованный свет в оптике и спектроскопии , Academic Press (1990), ISBN 0-12-414975-8 
• Манн, Джеймс. «Остин Вуд Комаров: картины в поляризованном свете», издательство Wasabi (2005), ISBN 978-0976819806 

Внешние ссылки [ править ]

• СМИ, связанные с поляризацией, на Викискладе?