Johdanto Polarisaatio

Ymmärtäminen ja manipuloimalla polarisaatio valo on ratkaiseva monia optisia sovelluksia. Optinen muotoilu keskittyy usein valon aallonpituuteen ja voimakkuuteen, mutta laiminlyö sen polarisaation. Polarisaatio on kuitenkin valon tärkeä ominaisuus, joka vaikuttaa jopa niihin optisiin järjestelmiin, jotka eivät sitä erikseen mittaa., Polarisaatio valo vaikuttaa painopiste laser palkit, vaikuttaa cut-off-aallonpituuksilla suodattimia, ja voi olla tärkeää estää ei-toivottuja takaisin heijastuksia. Se on monille metrologian sovelluksiin, kuten stressi analyysi lasi-tai muovi -, lääke-aine analyysi, ja biologinen mikroskopia. Eri polariteetin valo voi myös imeytyä eri astetta materiaaleja, olennainen ominaisuus LCD-näytöt, 3D-elokuvat, ja häikäisyä vähentävä aurinkolasit.,

Ymmärrystä Polarisaatio

Valo on sähkömagneettisen aallon, ja sähkökentän tämä aalto värähtelee kohtisuoraan suuntaan eteneminen. Valoa kutsutaan polarisoimattomaksi, jos tämän Sähkökentän suunta vaihtelee satunnaisesti ajassa. Monet yleiset valonlähteet, kuten auringonvalo, halogeenivalaistus, LED-valonheittimet ja hehkulamput tuottavat polarisoimatonta valoa. Jos suunta sähkökentän valo on hyvin määritelty, sitä kutsutaan polarisoitunut valo. Yleisin polarisoidun valon lähde on laser.,

Riippuen siitä, kuinka sähkökenttä on suuntautunut, me luokitella polarisoitunut valo osaksi kolme tyypit polariteetin:

• Lineaarinen polarisaatio: sähkökentän valo on ainoastaan yksi kone pitkin suuntaan eteneminen (Kuva 1).
• Pyöreä polarisaatio: sähkökentän valo koostuu kahdesta lineaarisia komponentteja, jotka ovat kohtisuorassa toisiaan, yhtä suuri amplitudi, mutta on vaihe-ero on π/2., Syntyvä sähkökenttä pyörii kehän suuntaan eteneminen ja, riippuen pyörimissuunta, on nimeltään vasemmalle – tai oikealle-käsi circularly polarisoitunut valo (Kuva 2).
• elliptinen polarisaatio: valon sähkökenttä kuvaa ellipsiä. Tämä johtuu kahden lineaarisen komponentin yhdistelmästä, jossa on erilaiset amplitudit ja/tai vaihe-ero, joka ei ole π / 2. Tämä on polarisoidun valon yleisin kuvaus, ja pyöreää ja lineaarista polarisoitua valoa voidaan pitää elliptisesti polarisoituneen valon erikoistapauksina (kuva 3).,

kaksi kohtisuoraa lineaarinen polarisaatio valtiot, jotka ovat tärkeimpiä pohdintaa ja siirto kutsutaan p – ja s-polarisaatio. P-polarisaatio (saksan rinnakkain) valo on sähkökentän polarisaatio yhdensuuntainen esiintyvyys, kun taas s-polarisaatio (saksan senkrecht) valo on kohtisuorassa tätä konetta.,

Manipuloimalla Polarisaatio

Polarisaattorit

jotta voit valita tietyn polarisaatio valon, polarisaattorit käytetään. Polarizers voidaan jakaa laajasti heijastaviin, dikroisiin ja birefringent-polarisaattoreihin. Tarkemmat tiedot siitä, minkä tyyppinen polarizer sopii sovellukseesi, löytyvät Polarizer Selection Guide-Ohjeestamme.,

heijastavat polarisaattorit lähettävät halutun polarisaation heijastaen samalla muita. Lankaverkon polarisaattorit ovat yleinen esimerkki tästä, joka koostuu monista toisiinsa samansuuntaisista ohuista langoista. Valoa, joka polarisoituu pitkin näitä johtoja heijastuu, kun taas valo, joka on polarisoitunut kohtisuorassa näitä johtoja lähetetään. Muut heijastavat polarizerit käyttävät Brewsterin kulmaa. Brewsterin kulma on erityinen esiintyvyyskulma, jonka alla heijastuu vain s-polarisoitunut valo. Heijastunut säde on s-polarisoitunut ja lähetetty säde muuttuu osittain p-polarisoituneeksi.,

Dikromaattiset polarisaattorit omaksua tietty polarisaatio valon, lähettää loput; moderni nanohiukkasten polarisaattorit ovat dikromaattiset polarisaattorit.

Birefringent polarizers luottaa taitekertoimen riippuvuuteen valon polarisaatiosta. Eri polariteetin tulee taittavat eri näkökulmista ja tämä voidaan valita tiettyjä polariteetin valoa.

Unpolarized valo voidaan pitää nopeasti vaihtelevia satunnainen yhdistelmä p – ja s-polarisoitunut valo., Ihanteellinen lineaarinen polarisaatiosuodin lähettää vain yksi kaksi lineaarista polariteetin, vähentää alkuperäisen unpolarized intensiteetti I0 puoleen,

Varten lineaarisesti polarisoidun valon intensiteetin I0, intensiteetti tarttuu ihanteellinen polarisaattoria, I, voidaan kuvata Malus’ laki,

Missä θ on kulma tapaus lineaarinen polarisaatio ja polarisaatio-akselilla., Näemme, että rinnakkain akselit, 100% siirto on saavutettu, kun 90° akselit, joka tunnetaan myös nimellä ristissä polarisaattorit, on 0% siirto. Reaalimaailman sovelluksia lähetyksen koskaan tasan 0%, siksi, polarisaattorit ovat ominaista sukupuuttoon suhde, jota voidaan käyttää määrittämään varsinaisen lähetyksen kautta kaksi ristissä polarisaattorit.

Waveplates

Kun polarisaattorit valita tiettyjä polariteetin valoa, heitetään muut polariteetin, ihanteellinen waveplates muokata olemassa olevia polariteetin ilman vaimentava, poikkeava tai syrjäyttää palkki., He tekevät tämän hidastamalla (tai viivyttämällä) yhtä polarisaation komponenttia suhteessa sen ortogonaaliseen komponenttiin. Jotta voit määrittää, mikä aaltoplaatti on paras sovelluksellesi, Lue ymmärtäminen Aaltoplates. Oikein valittu waveplates voi muuntaa minkä tahansa polarisaatio valtion uuteen polarisaatio valtio, ja ovat useimmiten käytetään kiertää lineaarinen polarisaatio, muuntaa lineaarisesti polarisoitunut valo circularly polarisoitunut valo tai päinvastoin.

Sovellukset

Täytäntöönpanon polarisaatio-ohjaus voi olla hyödyllinen erilaisia kuvantamisen sovelluksiin., Polarisaattorit ovat sijoitettu yli valonlähde, linssi, tai molemmat, poistaa häikäisyä valon sironta, lisätä kontrastia, ja poistaa hot spotit heijastavia esineitä. Tämä joko tuo voimakkaampi väri tai kontrasti tai auttaa paremmin tunnistaa pintavikojen tai muita muuten piilotettu rakenteisiin.

Vähentää Heijastava kriisipesäkkeisiin & Häikäisyä

Kuvassa 5, lineaarinen polarisaatiosuodin oli sijoitettu eteen objektiivin konenäköjärjestelmä poistaa peittämisen häikäisyä siten, että elektroninen siru voi olla selvästi nähtävissä., Vasen kuva (ilman polarisaattoria) näkyy satunnaisesti polarisoitunut valo sironta pois monta lasia pintojen välillä kohteen ja kameran anturi. Suuri osa sirusta on peittynyt polarisoimattoman valon Fresnel-heijastukseen. Oikealla oleva kuva (polarisaattorilla) näyttää sirun ilman häikäisyä, joka peittää kaikki objektin yksityiskohdat, jolloin sirua voidaan tarkastella, analysoida ja mitata esteettä.,

sama ilmiö näkyy kuvassa 6. Vasemmassa kuvassa (ilman polarisaattoria), unpolarized valo auringosta on vuorovaikutuksessa ikkunat Edmund Optics rakennus-ja suurin osa tästä valo heijastaa pois windows., Oikealla kuva, polarisoiva suodatin on sovellettu siten, että heijastunut valo, runsaasti yksi polarisaatio tyyppi, on estetty kamera, anturi ja valokuvaaja, joka käyttää muita polarisaatio tyyppi, voi nähdä osaksi rakennuksen helpommin.

toinen tyypillinen tapa nähdä, miten polarizers vähentää heijastavaa häikäisyä on katsella vesipintoja. Kuvassa 7 veden pinta näkyy heijastavana vasemmassa kuvassa ja peittää pinnan alla olevan pinnan. Oikealla on kuitenkin vesistön lattialla oleva kivinen roju paljon selvemmin näkyvissä.

hot spots ovat hyvin heijastavia osia kentästä hajakuormituskentän sisällä. Kuvassa 8 polarisaattori asetetaan kameran linssin eteen sekä kohtausta valaisevan valonlähteen päälle vähentämään kuumia kohtia.

cross-polarisoiva valo, jossa on kaksi linear polarisaattorit, jotka ovat suuntautuneet kohtisuoraan, hot spotteja voidaan vähentää tai poistaa kokonaan.

kulma-ero akselien välinen polarisaatio kaksi polarisaattorit on suoraan verrannollinen määrä kaiken valon vaimennus joukko polarisaattorit. Muuttamalla kulma offset, optinen tiheys polarisaatiosuodin asettaa voi vaihdella, saavuttaa samanlainen vaikutus käyttämällä neutraali tiheys-suodatin. Näin varmistetaan, että kokonaiskenttä on tasaisesti valaistu.

Parantamaan Kontrastia ja Väriä Vaikutuksia

Rengas valo-ohjaimet ovat suosittuja valaistus lähteistä, koska niiden edes, diffuusi valaistus. Itse renkaan häikäisyä tai heijastumista voi kuitenkin esiintyä., Polarisoivasta rengas valoteho ja objektiivi erikseen voi vähentää näitä vaikutuksia, ja tuoda esiin pinnan yksityiskohtia, kuten Kuviosta 9.

Kuvassa 11 on otettu kuva Edmund Optics Pääkonttori ja vaihtelu väri taivas, ruoho, ja lehtien käyttää tai ei käytä polarisaattori edessä kameran linssi., Koska elektronit ilman molekyylejä hajottaa valon eri suuntiin, ulkonäkö taivas ilman polarisaattoria on sävyltään sininen, kuten näkyy vasemmassa kuvassa (ilman polarisaattoria). Lisäksi puiden lehtien pinta ja ruohon terät ovat hyvin hieman heijastavia. Polarizer suodattaa osan näistä pinnoista heijastuvasta valosta pimentäen näiden pintojen havaitun värin.,

Stressi Arviointi

amorfinen kiintoaineita, kuten lasi ja muovi, rasitus, lämpötila-ja paine-profiilit materiaali luojana paikallisia muunnelmia ja kaltevuudet materiaalin ominaisuuksia, jolloin materiaalin birefringent ja nonhomogeneous., Tämä voidaan mitata läpinäkyvä esineitä käyttäen photoelastic vaikutus, kuten stressi ja siihen liittyvä kahtaistaittavuus voidaan mitata polarisoitunut valo menetelmiä.

Painottomat selkeä esineitä välillä ristissä polarisaattorit pitäisi tuottaa täysin pimeä kenttä, kuitenkin, kun sisäinen materiaali stressi on läsnä, lokalisoitu muutokset taitekerroin kiertää kulma polarisaatio, jolloin siirto muunnelmia.

Kemiallinen Yksilöinti

Polarisaatio-ohjaus on myös erittäin tärkeää, kemian -, lääke -, ja elintarvike-ja juomateollisuudessa. Monia tärkeitä orgaanisia kemiallisia yhdisteitä, kuten lääkkeiden vaikuttavia ainesosia tai sokeria, on useita suuntia., Useiden suuntausten molekyylien tutkimusta kutsutaan stereokemiaksi.

molekyyliyhdisteitä, joilla on sama tyyppi ja atomien määrä, mutta erilaisia molekyylijärjestelyjä kutsutaan stereoisomeereiksi. Nämä stereoisomeerit ovat” optisesti aktiivisia ” ja kiertävät polarisoitunutta valoa eri suuntiin. Määrä kierto määräytyy luonne ja pitoisuus yhdiste, jolloin polarimetry havaita ja mitata näiden yhdisteiden pitoisuus., Tämä on lähtökohta tunnistamiseksi, jotka stereoisomer voi olla näytteessä, mikä on tärkeää, koska stereo-voi olla hyvin erilaisia kemiallisia vaikutuksia. Esimerkiksi stereoisomeeri limoneeni on kemikaali, joka antaa appelsiineille ja sitruunoille niiden tunnusomaiset tuoksut.

Polarisaatio Mikroskopia

Monia erilaisia mikroskopia tekniikoita, kuten ero häiriöitä sijaan (DIC) mikroskopia käyttää polarisaattorit saavuttaa erilaisia vaikutuksia.

yksinkertainen polarisaatio mikroskoopin järjestelmä , lineaarinen polarisaatiosuodin on sijoitettu eteen mikroskoopin valonlähde, alla näyte vaiheessa polarisoi valon pääsyn järjestelmään., Toinen lineaarinen polarisaatiosuodin yläpuolelle näyte vaiheessa kutsutaan ”analyzer”, kuten tämä polarisaatiosuodin kierretään saavuttaa haluttu vaikutus, kun analysoidaan näyte ja kun ensimmäinen polarisaatiosuodin on pidettävä paikallaan. Analysaattoria pyöritetään siten, että analysaattorin ja polarisaattorin polarisaatiotasot ovat 90°: n etäisyydellä toisistaan. Kun tämä on saavutettu, mikroskooppi on vähintään siirto (ristissä polarisaattorit); määrä valonläpäisy on verrannollinen sukupuuttoon suhde polarisaatiosuodin ja analysaattori.,

Kun analysaattori on linjattu kohtisuoraan polarisaattoria, anisotrooppinen, tai birefringent, näyte on sijoitettu näyte vaiheessa. Näyte kiertää polarisoitunut valo nimetty määrä, joka on suhteessa näytteen paksuuteen (ja näin ollen optisen reitin etäisyys) ja näyte kahtaistaittavuus, ennen kuin valo saavuttaa analysaattori.

analysaattori lähettää vain valo, joka on kokenut näytteen aiheuttama vaihesiirto ja edelleen estää kaikki ennallaan valon lähde, joka oli alun perin polarisoitunut, jonka polarisaattoria., Jos näytteen birefringenssi tunnetaan, sitä voidaan käyttää näytteen paksuuden määrittämiseen. Jos näytteen paksuus tiedetään, siitä voidaan päätellä näytteen birefringenssi. Kätevä kaavio käyttää tähän tarkoitukseen tunnetaan Michel-Levy häiriöitä värikartta Kuvassa 14.