Partage des connaissances optiques-Polarisation optique

La lumière polarisée a trois caractéristiques fondamentales: la longueur d'onde, l'intensité et la polarisation. La longueur d'onde de la lumière est facile à comprendre. Par exemple, la gamme de longueurs d'onde de la lumière visible est répartie entre 380 et 780 nm. L'intensité de la lumière est également facile à saisir; si un faisceau de lumière est fort ou faible peut être caractérisé par sa puissance. En revanche, la caractéristique de polarisation de la lumière décrit la direction de vibration du vecteur de champ électrique, qui n'est ni visible ni tangible, ce qui le rend généralement plus difficile à comprendre.

Cependant, dans la pratique, la caractéristique de polarisation de la lumière est tout aussi importante et a des applications répandues dans la vie quotidienne. Par exemple, les écrans à cristaux liquides (LCD) que nous examinons tous les jours utilisent la technologie de polarisation pour obtenir un affichage des couleurs et un réglage du contraste. Les lunettes 3D que nous portons lorsque nous regardons des films en 3D dans les salles utilisent également la polarisation de la lumière.

Pour les professionnels de l'optique, avoir une compréhension approfondie des phénomènes de polarisation et appliquer ces connaissances dans des systèmes optiques pratiques peut être très bénéfique pour le succès des produits et des projets. Par conséquent, à partir de cet article, nous allons introduire le concept de polarisation de la lumière d'une manière facile à comprendre, permettant à chacun d'acquérir une compréhension approfondie de la polarisation et de l'appliquer plus efficacement dans son travail.

Connaissance de base de la polarisation

Étant donné que les concepts impliqués sont assez nombreux, nous les présenterons étape par étape dans plusieurs sous-sections.

2.1 le concept de polarisation

Nous savons que la lumière est un type d'onde électromagnétique. Comme le montre la figure ci-dessous, une onde électromagnétique est constituée d'un champ électrique (E) et d'un champ magnétique (B) qui sont perpendiculaires l'un à l'autre. Ces deux champs oscillent dans leurs directions respectives et se propagent transversalement selon la direction de propagation (Z).

Dans une onde électromagnétique, le vecteur de champ électrique (E) et le vecteur de champ magnétique (B) oscillent perpendiculairement l'un à l'autre et à la direction de propagation des ondes (Z). La polarisation de la lumière fait spécifiquement référence à l'orientation et au comportement du vecteur de champ électrique (E) lorsque l'onde se propage.

Comprendre le concept de polarisation est crucial car il affecte la façon dont la lumière interagit avec les matériaux et comment elle peut être manipulée pour diverses applications. Par exemple, la lumière polarisée peut être utilisée pour réduire l'éblouissement, améliorer le contraste dans les systèmes d'imagerie et permettre la visualisation 3D dans les films.

Dans les sections suivantes, nous allons approfondir les différents types de polarisation, comment ils peuvent être générés et manipulés, et les applications pratiques parFabricants de composants optiquesDans la vie quotidienne et les systèmes optiques avancés.

Parce que le champ électrique et le champ magnétique sont perpendiculaires les uns aux autres, ont la même phase et se propagent dans la même direction, en pratique, la polarisation de la lumière est décrite en analysant l'oscillation du champ électrique. Comme le montre la figure ci-dessous, le vecteur de champ électrique (\ mathbf{E} ) peut être décomposé en composants (E_x) et (E_y ). La polarisation fait référence à la distribution des directions d'oscillation des composants du champ électrique (E_x) et (E_y) dans le temps et l'espace.

Plus en détail, le vecteur de champ électrique (\ mathbf{E} ) peut être exprimé comme: [ \ mathbf{E} = E_x \ hat{i} E_y \ hat{j} ] où (\ hat{i} ) et (\ hat{j} ) sont des vecteurs unitaires dans les directions x et y, respectivement.

Le comportement de (E_x) et (E_y) dans le temps et l'espace détermine le type de polarisation:

Polarisation linéaire: Si (E_x) et (E_y) sont en phase (ou hors phase de 180 degrés), le vecteur de champ électrique (\ mathbf{E} ) oscille dans un seul plan. L'angle de ce plan dépend des magnitudes relatives de (E_x) et (E_y ).

Polarisation circulaire: Si (E_x) et (E_y) ont la même amplitude mais sont déphasés de 90 degrés, le vecteur de champ électrique (\ mathbf{E} ) trace un cercle dans le plan perpendiculaire à la direction de propagation. Le sens de rotation (dans le sens horaire ou antihoraire) détermine s'il s'agit d'une polarisation circulaire droitière ou gauchère.

Polarisation elliptique: Si (E_x) et (E_y) ont des amplitudes différentes et/ou sont déphasées d'une quantité arbitraire autre que 0 ou 90 degrés, le vecteur de champ électrique (\ mathbf{E} ) trAs sur une ellipse. C'est la forme la plus générale de polarisation.

En comprenant comment les composants du champ électrique (E_x) et (E_y) oscillent, nous pouvons décrire en détail l'état de polarisation de la lumière. Cette compréhension est essentielle pour concevoir et analyser des systèmes optiques qui reposent sur la polarisation, tels que des filtres polarisants, des écrans à cristaux liquides et divers types de capteurs et de dispositifs de communication.