โพลาไรเซอร์และแผ่นคลื่น

โพลาไรเซอร์จะเลือกสถานะโพลาไรเซชัน และแผ่นคลื่นจะเปลี่ยนเฟสสัมพัทธ์ของส่วนประกอบ ซึ่งเป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับการควบคุมแสงโพลาไรซ์

Definition

องค์ประกอบทางแสงที่ทำงานกับโพลาไรเซชัน โดยที่โพลาไรเซอร์จะส่งผ่านส่วนประกอบโพลาไรเซชันที่เลือก และแผ่นคลื่นจะทำให้เกิดการหน่วงเฟสคงที่ระหว่างส่วนประกอบที่ตั้งฉากกัน เพื่อเปลี่ยนสถานะของโพลาไรเซชัน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมส่วนประกอบทางแสงที่ใช้ในการผลิต เปลี่ยนแปลง และวิเคราะห์แสงโพลาไรซ์ ซึ่งรวมถึงโพลาไรเซอร์แบบไดโครอิกและแบบสะท้อนแสง และตัวแยกแสงโพลาไรซ์ กฎของมาลุสสำหรับการส่งผ่านโพลาไรเซอร์ การทำงานของแผ่นคลื่น (รีทาร์เดอร์) ที่ทำให้เกิดความแตกต่างของเฟสที่ควบคุมได้ระหว่างส่วนประกอบที่ตั้งฉากกัน แผ่นคลื่นครึ่งซีกและแผ่นคลื่นหนึ่งในสี่ส่วน และการใช้งานในการหมุนโพลาไรเซชันเชิงเส้น หรือการสร้างโพลาไรเซชันแบบวงกลม และการรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ที่อธิบายโดยแคลคูลัสของโจนส์ โดยจะกล่าวถึงวิธีการควบคุมโพลาไรเซชันในทางปฏิบัติซึ่งเป็นพื้นฐานของเครื่องมือหลายชนิด

Core questions

• โพลาไรเซอร์เลือกโพลาไรเซชันได้อย่างไร และส่งผ่านแสงได้มากน้อยเพียงใด?
• แผ่นคลื่นเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชันของแสงได้อย่างไร?
• แผ่นคลื่นครึ่งซีกและแผ่นคลื่นหนึ่งในสี่ส่วนถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติอย่างไร?
• การรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้เปลี่ยนโพลาไรเซชันหนึ่งไปเป็นอีกโพลาไรเซชันหนึ่งได้อย่างไร?

Key concepts

• โพลาไรเซอร์
• กฎของมาลุส
• แผ่นคลื่น
• แผ่นคลื่นครึ่งซีก
• แผ่นคลื่นหนึ่งในสี่ส่วน
• แกนเร็วและแกนช้า
• ตัวแยกแสงโพลาไรซ์
• การหน่วง

Key theories

กฎของมาลุส

เมื่อแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นผ่านโพลาไรเซอร์ในอุดมคติ ความเข้มของแสงที่ส่งผ่านจะเท่ากับความเข้มของแสงตกกระทบ คูณด้วยกำลังสองของโคไซน์ของมุมระหว่างโพลาไรเซชันกับแกนส่งผ่านของโพลาไรเซอร์

การหน่วงของแผ่นคลื่น

แผ่นที่มีคุณสมบัติการหักเหสองแนวจะทำให้เกิดความแตกต่างของเฟสระหว่างส่วนประกอบตามแกนเร็วและแกนช้าของมัน แผ่นคลื่นครึ่งซีกจะหมุนโพลาไรเซชันเชิงเส้น ในขณะที่แผ่นคลื่นหนึ่งในสี่ส่วนจะเปลี่ยนระหว่างโพลาไรเซชันเชิงเส้นและโพลาไรเซชันแบบวงกลม

Clinical relevance

โพลาไรเซอร์และแผ่นคลื่นเป็นส่วนประกอบหลักของกล้องจุลทรรศน์แสงโพลาไรซ์ที่ใช้ในการวินิจฉัยทางพยาธิวิทยา ของเครื่องวัดโพลาไรมิเตอร์ที่วัดสารวิเคราะห์ที่ออกฤทธิ์ทางแสง เช่น กลูโคส และของอุปกรณ์ผลึกเหลวที่ควบคุมแสงในจอแสดงผลและเครื่องมือทางจักษุวิทยา

History

มาลุสได้กำหนดกฎความเข้มของเขาในปี 1809 และนิโคลได้ประดิษฐ์ปริซึมโพลาไรซ์แคลไซต์ที่ตั้งชื่อตามเขาในปี 1828 แผ่นโพลาไรเซอร์แบบแผ่นที่ใช้งานได้จริงได้แพร่หลายอย่างกว้างขวางหลังจากเอ็ดวิน แลนด์ ได้ประดิษฐ์ฟิล์มโพลาไรซ์แบบไดโครอิกในปี 1930 และก่อตั้งบริษัทโพลารอยด์

Key figures

• Étienne-Louis Malus
• William Nicol
• Edwin Land

Seminal works

• hecht2017
• salehteich2019

Frequently asked questions

แสงผ่านโพลาไรเซอร์สองตัวที่วางไขว้กันได้มากน้อยเพียงใด?

ตามหลักการแล้วไม่มีเลย เมื่อแกนส่งผ่านตั้งฉากกัน กฎของมาลุสจะให้ค่าการส่งผ่านเป็นศูนย์ เนื่องจากโคไซน์ของเก้าสิบองศาคือศูนย์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโพลาไรเซอร์ที่วางไขว้กันจึงดูมืด

แผ่นคลื่นหนึ่งในสี่ส่วนสร้างแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมได้อย่างไร?

หากแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นเข้าสู่แผ่นที่มุมสี่สิบห้าองศาเทียบกับแกนของแผ่น แผ่นจะหน่วงส่วนประกอบหนึ่งด้วยความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ส่วนเมื่อเทียบกับอีกส่วนประกอบหนึ่ง และส่วนประกอบทั้งสองที่มีแอมพลิจูดเท่ากันจะรวมกันเป็นโพลาไรเซชันแบบวงกลม