Поляризаторы и волновые пластины

Поляризаторы выбирают состояние поляризации, а волновые пластины сдвигают относительную фазу компонент, являясь основными инструментами для управления поляризованным светом.

Definition

Оптические элементы, воздействующие на поляризацию, при этом поляризаторы пропускают выбранную компоненту поляризации, а волновые пластины вводят фиксированное фазовое запаздывание между ортогональными компонентами для изменения состояния поляризации.

Scope

Эта тема охватывает оптические компоненты, используемые для получения, преобразования и анализа поляризованного света. Она включает дихроичные и отражательные поляризаторы и поляризационные светоделители, закон Малюса для прохождения света через поляризатор, действие волновых пластин (замедляющих пластин), которые вводят контролируемую разность фаз между ортогональными компонентами, полуволновые и четвертьволновые пластины и их использование для вращения линейной поляризации или создания круговой поляризации, а также комбинации этих элементов, описываемые исчислением Джонса. В ней рассматриваются практические средства управления поляризацией, лежащие в основе многих приборов.

Core questions

• Как поляризатор выбирает поляризацию и сколько света он пропускает?
• Как волновая пластина изменяет состояние поляризации света?
• Как полуволновые и четвертьволновые пластины используются на практике?
• Как комбинации этих элементов преобразуют одну поляризацию в другую?

Key concepts

• поляризатор
• закон Малюса
• волновая пластина
• полуволновая пластина
• четвертьволновая пластина
• быстрая и медленная оси
• поляризационный светоделитель
• запаздывание

Key theories

Закон Малюса

Когда линейно поляризованный свет проходит через идеальный поляризатор, интенсивность прошедшего света равна интенсивности падающего света, умноженной на квадрат косинуса угла между поляризацией и осью пропускания поляризатора.

Запаздывание волновой пластины

Двулучепреломляющая пластина вводит разность фаз между компонентами вдоль ее быстрой и медленной осей; полуволновая пластина вращает линейную поляризацию, в то время как четвертьволновая пластина преобразует линейную поляризацию в круговую и наоборот.

Clinical relevance

Поляризаторы и волновые пластины являются основными компонентами поляризационных микроскопов, используемых в диагностической патологии, поляриметров, измеряющих оптически активные аналиты, такие как глюкоза, а также жидкокристаллических устройств, управляющих светом в дисплеях и офтальмологических приборах.

History

Малюс установил свой закон интенсивности в 1809 году, а Николь разработал кальцитовый поляризационный призм, носящий его имя, в 1828 году. Практические листовые поляризаторы стали широко доступны после того, как Эдвин Лэнд изобрел дихроичную поляризационную пленку в 1930-х годах, основав корпорацию Polaroid.

Key figures

• Étienne-Louis Malus
• William Nicol
• Edwin Land

Seminal works

• hecht2017
• salehteich2019

Frequently asked questions

Сколько света проходит через два скрещенных поляризатора?

В идеале нисколько; когда оси пропускания перпендикулярны, закон Малюса дает нулевое пропускание, потому что косинус девяноста градусов равен нулю, поэтому скрещенные поляризаторы кажутся темными.

Как четвертьволновая пластина создает циркулярно поляризованный свет?

Если линейно поляризованный свет падает под углом сорок пять градусов к осям пластины, пластина задерживает одну компоненту на четверть длины волны относительно другой, и две компоненты равной амплитуды объединяются в круговую поляризацию.