polarizör - Polarizer

Polarize edici bir filtre yansımaları (üstte) keser ve fotoğrafçıyı camdan kabaca Brewster'ın açısıyla görmeyi mümkün kılar, ancak arabanın arka camındaki yansımalar Fresnel denklemlerine göre daha az güçlü polarize oldukları için kesilmez. .

Bir polarize veya polarize bir bir optik filtre sağlayan ışık belirli bir dalgaları polarizasyon ise geçişli bloke ışık diğer polarizasyonların dalgalar. Tanımlanmamış veya karışık polarizasyona sahip bir ışık demetini, iyi tanımlanmış bir polarizasyon demetine, yani polarize ışığa filtre edebilir . Yaygın polarizör türleri doğrusal polarizörler ve dairesel polarizörlerdir. Polarizörler birçok optik teknik ve enstrümanda kullanılır ve polarize filtreler fotoğrafçılık ve LCD teknolojisinde uygulama bulur . Polarizörler, radyo dalgaları , mikrodalgalar ve X ışınları gibi görünür ışığın yanı sıra diğer elektromanyetik dalga türleri için de yapılabilir .

Doğrusal polarizörler

Doğrusal polarizörler iki genel kategoriye ayrılabilir: istenmeyen polarizasyon durumlarının cihaz tarafından emildiği emici polarizörler ve polarize olmayan ışının zıt polarizasyon durumlarına sahip iki ışına ayrıldığı ışın bölücü polarizörler. Değişen geliş açılarıyla aynı polarizasyon eksenlerini koruyan polarizörlere genellikle Kartezyen polarizörler denir , çünkü polarizasyon vektörleri , polarizör yüzeyinin oryantasyonundan bağımsız olarak basit Kartezyen koordinatlarla (örneğin yataya karşı dikey) tanımlanabilir. İki polarizasyon durumu bir yüzeyin yönüne göre olduğunda (genellikle Fresnel yansıması ile bulunur), genellikle s ve p olarak adlandırılırlar . Kartezyen ve sp polarizasyonu arasındaki bu ayrım birçok durumda ihmal edilebilir, ancak yüksek kontrast elde etmek ve gelen ışığın geniş açısal yayılımları için önemli hale gelir.

emici polarizörler

Bazı kristaller , kristal optik tarafından açıklanan etkiler nedeniyle , dikroizm , belirli yönlerde polarize olan ışığın tercihli absorpsiyonunu gösterir. Bu nedenle lineer polarizörler olarak kullanılabilirler. Bu türün en bilinen kristali turmalindir . Bununla birlikte, dikroik etki dalga boyuna güçlü bir şekilde bağlı olduğundan ve kristal renkli göründüğünden, bu kristal nadiren polarizör olarak kullanılır. Herapatit de dikroiktir ve güçlü bir renge sahip değildir, ancak büyük kristallerde büyütülmesi zordur.

Bir Polaroid polarizasyon filtresi, tel ızgara polarizörüne atomik ölçekte benzer şekilde çalışır. Başlangıçta mikroskobik herapatit kristallerinden yapılmıştır. Mevcut H-levha formu, iyot katkılı polivinil alkol (PVA) plastikten yapılmıştır . İmalat sırasında levhanın gerilmesi, PVA zincirlerinin belirli bir yönde hizalanmasına neden olur. İyot katkı maddesinden gelen değerlik elektronları , polimer zincirleri boyunca doğrusal olarak hareket edebilir, ancak onlara çapraz olamaz. Böylece zincirlere paralel polarize olan gelen ışık tabaka tarafından emilir; zincirlere dik polarize ışık iletilir. Polaroid'in dayanıklılığı ve pratikliği onu güneş gözlüğü , fotoğraf filtreleri ve sıvı kristal ekranlar gibi kullanımda en yaygın polarizör türü yapar . Ayrıca diğer polarizör türlerinden çok daha ucuzdur.

Modern bir emici polarizör türü, ince (≤0.5 mm) cam plakalara gömülü uzun gümüş nano parçacıklardan yapılmıştır . Bu polarizörler daha dayanıklıdır ve ışığı plastik Polaroid filmden çok daha iyi polarize edebilir, 100.000:1 kadar yüksek polarizasyon oranlarına ve %1.5 kadar düşük doğru polarize ışığın absorpsiyonuna ulaşabilir. Bu tür cam polarizörler, kısa dalga boylu kızılötesi ışık için en iyi performansı gösterir ve fiber optik iletişimde yaygın olarak kullanılır .

Işın ayırıcı polarizörler

Işın bölücü polarizörler, gelen ışını farklı lineer polarizasyona sahip iki ışına böler . İdeal bir polarize huzme ayırıcı için bunlar, ortogonal polarizasyonlarla tamamen polarize olacaktır. Bununla birlikte, birçok yaygın ışın bölücü polarizör için, iki çıkış ışınından sadece biri tamamen polarize edilmiştir. Diğeri, polarizasyon durumlarının bir karışımını içerir.

Soğurucu polarizörlerin aksine, ışın bölücü polarizörlerin reddedilen polarizasyon durumunun enerjisini emmesi ve dağıtması gerekmez ve bu nedenle lazer ışığı gibi yüksek yoğunluklu ışınlarla kullanım için daha uygundurlar . Gerçek polarize ışın ayırıcılar, iki polarizasyon bileşeninin aynı anda analiz edileceği veya kullanılacağı durumlarda da yararlıdır.

Fresnel yansıması ile polarizasyon

Brewster'ın bir ışına açısındaki bir plaka yığını , her yüzeyde s- polarize ışığın bir kısmını yansıtarak p- polarize bir ışın bırakır . Brewster açısında tam polarizasyon, gösterilenden çok daha fazla plaka gerektirir. Oklar, elektrik alanına dik olan manyetik alanın değil, elektrik alanının yönünü gösterir.

Işık (Fresnel yansıması ile) iki şeffaf malzeme arasındaki bir arayüzden bir açıyla yansıdığında, yansıma düzleminde polarize olan ışık için ve ona dik polarize olan ışık için farklıdır . Düzlemde polarize olan ışığa p- polarize, buna dik polarize olana s- polarize denir. Brewster açısı olarak bilinen özel bir açıda , yüzeyden hiçbir p- polarize ışık yansıtılmaz, bu nedenle yansıyan tüm ışık , geliş düzlemine dik bir elektrik alanı ile s- polarize olmalıdır .

Basit bir lineer polarizör, Brewster'ın ışın açısında bir cam levha yığınını eğerek yapılabilir. Bazı in -polarized ışık her bir plakanın her bir yüzeyinden yansıtılır. Bir plaka yığını için, her yansıma, gelen s- polarize ışığın ışınını tüketir ve her aşamada iletilen ışında daha büyük bir p- polarize ışık parçası bırakır . Havadaki ve tipik camdaki görünür ışık için, Brewster'ın açısı yaklaşık 57°'dir ve ışında bulunan s- polarize ışığın yaklaşık % 16'sı havadan cama veya camdan havaya geçiş için yansıtılır. Bu yaklaşımla iletilen ışının vasat polarizasyonunu bile elde etmek için birçok plaka gerekir. 10 plaka (20 yansıma) için, s- polarize ışığın yaklaşık %3'ü (= (1 - 0.16) 20 ) iletilir. Yansıyan ışın tamamen polarize iken yayılır ve çok kullanışlı olmayabilir.

Plaka yığınını gelen ışına daha dik bir açıyla eğerek daha kullanışlı bir polarize ışın elde edilebilir. Mantığa aykırı olarak, Brewster açısından daha büyük gelen açıları kullanmak , toplam iletimin azalması pahasına , iletilen ışının daha yüksek derecede polarizasyonunu sağlar . 80°'den daha dik geliş açıları için, iletilen ışının polarizasyonu, bu durumda iletilen yoğunluk çok düşük olmasına rağmen, dört plaka kadar azıyla %100'e yaklaşabilir. Daha fazla plaka eklemek ve açıyı azaltmak, iletim ve polarizasyon arasında daha iyi bir uzlaşmanın elde edilmesini sağlar.

Bir tel ızgara polarizörü, polarize olmayan bir ışını, tek bir lineer polarizasyona sahip olana dönüştürür . Renkli oklar elektrik alan vektörünü gösterir. Çapraz polarize dalgalar da iletilen polarizasyona katkıda bulunur. Dikey bileşenleri iletilir (gösterilir), yatay bileşenler ise emilir ve yansıtılır (gösterilmemiştir).

Polarizasyon vektörleri geliş açısına bağlı olduğundan, Fresnel yansımasına dayalı polarizörler , bazı uygulamalarda kullanımlarını sınırlayan Kartezyen polarizasyondan ziyade doğal olarak s - p polarizasyonu üretme eğilimindedir .

Çift kırılımlı polarizörler

Diğer lineer polarizörler , kuvars ve kalsit gibi kristallerin çift ​​kırılma özelliklerinden yararlanır . Bu kristallerde, yüzeylerine gelen polarize olmayan bir ışık demeti, kırılma yoluyla iki ışına bölünür . Snell yasası , her bir ışının farklı bir kırılma indisine sahip olduğu (buna çift kırılma denir) sıradan veya o- ışını ve olağanüstü veya e- ışını olmak üzere bu ışınların her ikisi için de geçerlidir . Genel olarak iki ışın, kristal eksenine göre belirli yayılma yönleri dışında lineer polarizasyon durumlarında olmasa da farklı polarizasyon durumlarında olacaktır.

Bir Nicol prizması , Kanada balzamı ile bölünmüş ve yeniden birleştirilmiş bir kalsit kristalinden oluşan erken bir çift kırılımlı polarizör tipiydi . Kristal, o- ve e- ışınları ortogonal lineer polarizasyon durumlarında olacak şekilde kesilir . O- ışınının toplam iç yansıması , balzamda olduğundan daha büyük bir kırılma indisi kalsitte deneyimlediğinden ve ışın kristalin yanına saptığından, balsam arayüzünde meydana gelir. E kalsit daha küçük bir kırılma indeksine görür-ışını, bükülme olmadan bir arayüz üzerinden iletilir. Nicol prizmaları çok yüksek bir saflıkta polarize ışık üretir ve modern kullanımda çoğunlukla Glan-Thompson prizması , Glan-Foucault prizması ve Glan-Taylor prizması gibi alternatiflerle değiştirilmelerine rağmen , mikroskopide yaygın olarak kullanılmıştır . Bu prizmalar, yalnızca iletilen ışın tamamen polarize olduğundan, gerçek polarize ışın ayırıcılar değildir.

Bir Wollaston prizması , birbirine yapıştırılmış dik kristal eksenleri olan iki üçgen kalsit prizmadan oluşan başka bir çift kırılımlı polarizördür. İç arayüzde, polarize olmayan bir ışın, prizmayı 15°–45° sapma açısıyla terk eden lineer olarak polarize iki ışına ayrılır. Rochon ve Sénarmont prizmalar benzerdir, ancak iki prizmalar farklı optik eksen yönleri kullanırlar. Sénarmont prizması, Wollaston ve Rochon prizmalarından farklı olarak hava aralıklıdır. Bu prizmalar, ışını, dikey polarizasyonlara sahip tamamen polarize edilmiş iki ışına gerçekten böler. Nomarski prizma yaygın olarak kullanılan Wollaston prizma, bir çeşididir , farklılık belirleyici kontrast mikroskopisi .

İnce film polarizörleri

İnce film lineer polarizörler (TFPN olarak da bilinir), üzerine özel bir optik kaplamanın uygulandığı cam substratlardır . Filmdeki Brewster'ın açı yansımaları veya girişim etkileri, bunların ışın ayırıcı polarizörler gibi davranmalarına neden olur. Filmin alt tabakası, kirişe belirli bir açıyla yerleştirilen bir plaka veya filmin merkez boyunca çapraz olarak kesildiği bir küp oluşturmak üzere ikinci bir kamaya yapıştırılan bir cam kaması olabilir (bir tür bu çok yaygın MacNeille küpüdür). İnce film polarizörler genellikle Glan tipi polarizörler kadar iyi performans göstermezler, ancak ucuzdurlar ve yaklaşık olarak eşit derecede iyi polarize olan iki ışın sağlarlar. Küp tipi polarizörler genellikle plaka polarizörlerden daha iyi performans gösterir. İlki, Glan tipi çift kırılımlı polarizörlerle kolayca karıştırılır.

Tel ızgara polarizörleri

En basit lineer polarizörlerden biri, bir düzleme yerleştirilmiş birçok ince paralel metalik telden oluşan tel ızgara polarizörüdür (WGP). WGP'ler çoğunlukla iletilmeyen polarizasyonu yansıtır ve bu nedenle polarize edici ışın ayırıcılar olarak kullanılabilir. Parazitik absorpsiyon, dielektrik polarizörlerin çoğuna kıyasla nispeten yüksektir, ancak emici polarizörlerden çok daha düşüktür.

Elektrik alanlarının bir bileşeni tellere paralel olan elektromanyetik dalgalar , tellerin uzunluğu boyunca elektronların hareketini indükleyecektir . Elektronlar bu yönde hareket etmek üzere serbest olduğu, bir yüzeyine benzer bir şekilde polarize davranır metal ışığı yansıtırken, ve dalga gelen kiriş boyunca geriye doğru yansıtılır (eksi küçük bir enerji miktarı kaybolur Joule ısıtma bölgesinin tel).

Tellere dik elektrik alanlı dalgalar için elektronlar her telin genişliği boyunca çok uzağa hareket edemezler. Bu nedenle, çok az enerji yansıtılır ve gelen dalga şebekeden geçebilir. Bu durumda ızgara bir dielektrik malzeme gibi davranır .

Genel olarak, bu iletilen dalganın tellere tamamen dik bir elektrik alanı ile doğrusal olarak polarize olmasına neden olur . Dalgaların teller arasındaki boşluklardan "kaydığı" hipotezi yanlıştır.

Pratik amaçlar için, teller arasındaki mesafe , gelen radyasyonun dalga boyundan daha az olmalıdır . Ek olarak, her bir telin genişliği, teller arasındaki boşluğa kıyasla küçük olmalıdır. Bu nedenle, mikrodalgalar , uzak kızılötesi ve orta kızılötesi radyasyon için tel ızgara polarizörleri oluşturmak nispeten kolaydır . Ek olarak, gelişmiş litografik teknikler ayrıca çok sıkı aralıklı metalik ızgaralar oluşturabilir ve bu da görünür ışığın yararlı bir dereceye kadar polarizasyonuna izin verir. Yana polarizasyon derecesi dalga boyu ve geliş açısına küçük bağlıdır, projeksiyon gibi geniş bantlı uygulamalar için kullanılmaktadır.

Tel ızgara polarizörleri için sıkı birleştirilmiş dalga analizi kullanan analitik çözümler , tellere dik elektrik alan bileşenleri için ortamın bir dielektrik gibi davrandığını ve tellere paralel elektrik alanı bileşenleri için ortamın bir metal gibi davrandığını göstermiştir (yansıtıcı) .

Malus yasası ve diğer özellikler

Malus Yasası burada θ 1θ 0 = θ i .
Malus Yasası gösterisi. Hiçbir ışık bir çift çapraz polarize filtreden geçemez, ancak aralarına ekseni ikisine paralel olmayan üçüncü bir filtre yerleştirildiğinde, bir miktar ışık geçebilir.

Malus kanunu ( / m ə l Û s / almıştır), Etienne-Louis Malus , mükemmel bir polarize ışık, bir polarize ışını yerleştirildiği zaman söylüyor ışık şiddeti , I , ışık verilir geçtiği tarafından

burada I 0 başlangıç ​​yoğunluğudur ve θ i ışığın ilk polarizasyon yönü ile polarizörün ekseni arasındaki açıdır.

Polarize olmayan bir ışık demetinin, olası tüm açılarda doğrusal polarizasyonların düzgün bir karışımını içerdiği düşünülebilir. Ortalama değeri 1/2 olduğundan, iletim katsayısı olur

Pratikte, polarizörde bir miktar ışık kaybolur ve gerçek iletim bundan biraz daha düşük, Polaroid tipi polarizörler için yaklaşık %38, ancak bazı çift kırılımlı prizma türleri için oldukça yüksek (>49.9) olacaktır.

İki polarizör birbiri ardına yerleştirilirse (ikinci polarizör genellikle analizör olarak adlandırılır ), polarizasyon eksenleri arasındaki karşılıklı açı Malus yasasında θ değerini verir. İki eksen ortogonal ise, polarizörler çaprazlanır ve teorik olarak hiçbir ışık iletilmez, ancak yine pratikte hiçbir polarizör mükemmel değildir ve iletim tam olarak sıfır değildir (örneğin, çapraz Polaroid tabakaları hafif mavi renkte görünür). Çapraz polarizörler arasına şeffaf bir nesne yerleştirilirse, numunede mevcut olan polarizasyon etkileri (çift kırılma gibi) iletimde bir artış olarak gösterilecektir. Bu etki, bir numunenin optik aktivitesini ölçmek için polarimetride kullanılır .

Gerçek polarizörler ayrıca polarizasyon eksenlerine dik polarizasyonun mükemmel engelleyicileri değildir; istediği bileşene istenmeyen bileşeninin iletim oranı denir sönme oranı ve yaklaşık 1 arasında değişir: yaklaşık 1:10 ila 500 Polaroid için 6 için Glan Taylor prizma polarizörlerin.

In Röntgen Malus yasası ( relativistik formu):

burada - polarize edici üzerine düşen polarize radyasyonun frekansı , - radyasyonun frekansı polarizörden geçer, - Compton elektron dalga boyu , - vakumdaki ışığın hızı .

Dairesel polarizörler

Dairesel polarizörler ( CPL veya dairesel polarizasyon filtreleri ) oluşturmak için kullanılabilir dairesel polarize ışık ya da seçenek olarak, seçici emme ya da saat geçmek ve saat yönünün tersi yönde dairesel için polarize ışık. Metalik olmayan yüzeylerden gelen eğik yansımaları azaltmak için fotoğrafçılıkta polarize filtreler olarak kullanılırlar ve ışığın polarizasyonunun ayırt etmek için kullanıldığı bazı stereoskopik filmleri (özellikle RealD 3D çeşidi) izlemek için giyilen 3D gözlüklerin lensleridir. hangi görüntü sol ve sağ gözle görülmelidir.

Dairesel polarize ışık oluşturma

Resim makalede iyi açıklanmıştır
Solak dairesel polarize ışık oluşturan dairesel polarizör. Alıcıdan bakıldığında solak, kaynaktan bakıldığında sağlak olarak kabul edilir.

Dairesel polarize ışık yaratmanın birkaç yolu vardır, en ucuz ve en yaygın olanı, lineer bir polarizörden sonra bir çeyrek dalga plakası yerleştirmeyi ve polarize olmayan ışığı lineer polarizörden yönlendirmeyi içerir . Lineer polarizörden çıkan lineer polarize ışık, çeyrek dalga plakası tarafından dairesel polarize ışığa dönüştürülür. Lineer polarizörün iletim ekseni, çeyrek dalga plakasının hızlı ve yavaş eksenleri arasında yarı yolda (45°) olmalıdır.

Yukarıdaki düzenlemede, lineer polarizörün iletim ekseni, sağ yataya göre pozitif 45° açıdadır ve turuncu bir çizgi ile temsil edilir. Çeyrek dalga plakasının yatay bir yavaş ekseni ve bir dikey hızlı ekseni vardır ve bunlar da turuncu çizgilerle temsil edilir. Bu örnekte, lineer polarizöre giren polarize olmayan ışık, genliği ve lineer polarizasyon açısı aniden değişen tek bir dalga olarak görüntülenir .

Polarize olmayan ışığı lineer polarizörden geçirmeye çalıştığınızda, sadece elektrik alanı pozitif 45° açıda olan ışık lineer polarizörü terk eder ve çeyrek dalga plakasına girer. Çizimde, temsil edilen polarize olmayan ışığın üç dalga boyu, lineer polarizörün diğer tarafında lineer polarize ışığın üç dalga boyuna dönüştürülecektir.

Üç dikey günah dalgası
Çeyrek dalga plakasına giren bileşenler kullanılarak temsil edilen doğrusal polarize ışık . Mavi ve yeşil eğriler, sırasıyla dikey ve yatay düzlemlerdeki kırmızı çizginin izdüşümleridir.

Sağa doğru olan resimde, lineer polarize ışığın çeyrek dalga plakasına girmeden hemen önceki elektrik alanı görülmektedir. Kırmızı çizgi ve ilgili alan vektörleri , elektrik alanının büyüklüğünün ve yönünün hareket yönü boyunca nasıl değiştiğini temsil eder. Bu düzlem elektromanyetik dalga için, her vektör, hareket yönüne dik olan tüm bir düzlem için elektrik alanının büyüklüğünü ve yönünü temsil eder. ( Bunu daha iyi anlamak için düzlem dalga makalesindeki bu iki resme bakın .)

Işık ve diğer tüm elektromanyetik dalgalar , bu çizimlerde gösterilen elektrik alanıyla aynı fazda ve ona dik olan bir manyetik alana sahiptir .

Çeyrek dalga plakasının lineer polarize ışık üzerindeki etkisini anlamak için ışığı birbirine dik ( ortogonal ) iki bileşene bölünmüş olarak düşünmek yararlıdır . Bu amaçla, mavi ve yeşil çizgiler, kırmızı çizginin sırasıyla dikey ve yatay düzlemler üzerindeki izdüşümleridir ve elektrik alanının bu iki düzlemin yönünde nasıl değiştiğini temsil eder. İki bileşen aynı genliğe sahiptir ve aynı fazdadır.

Çeyrek dalga plakası çift ​​kırılmalı bir malzemeden yapıldığından, dalga plakasındayken ışık, elektrik alanının yönüne bağlı olarak farklı hızlarda hareket eder. Bu, dalga plakasının yavaş ekseni boyunca uzanan yatay bileşenin, dikey hızlı eksen boyunca yönlendirilen bileşenden daha yavaş bir hızda hareket edeceği anlamına gelir. Başlangıçta iki bileşen aynı fazdadır, ancak iki bileşen dalga plakası boyunca ilerlerken ışığın yatay bileşeni düşey bileşenin daha da gerisinde kalır. Dalga plakasının kalınlığını ayarlayarak, ışık dalga plakasından ayrılmadan ve tekrar aynı hızda hareket etmeye başlamadan önce yatay bileşenin dikey bileşene göre ne kadar gecikeceği kontrol edilebilir. Işık, çeyrek dalga plakasından ayrıldığında, sağa doğru yatay bileşen , dikey bileşenin arkasında dalga boyunun tam olarak dörtte biri olacaktır , bu da ışığı alıcıdan bakıldığında sol taraftan dairesel olarak polarize hale getirecektir .

En üstteki görüntü, alıcıdan bakıldığında solak/saat yönünün tersine dairesel olarak polarize edilmiştir. Alttaki görüntü, lineer polarize ışığın görüntüsüdür . Mavi ve yeşil eğriler, sırasıyla dikey ve yatay düzlemlerdeki kırmızı çizgilerin izdüşümleridir.

Sağa doğru olan resmin üst kısmında , dalga plakasından ayrıldıktan sonra dairesel olarak polarize edilmiş ışık yer almaktadır . Bunun hemen altında, karşılaştırma amacıyla, çeyrek dalga plakasına giren lineer polarize ışık var. Üstteki resimde, bu bir düzlem dalga olduğu için, eksenden helezona giden her vektör, hareket yönüne dik olan bütün bir düzlem için elektrik alanının büyüklüğünü ve yönünü temsil eder. Tüm elektrik alan vektörleri, elektrik alanın gücünün değişmediğini gösteren aynı büyüklüğe sahiptir. Ancak elektrik alanın yönü sabit bir şekilde döner.

Mavi ve yeşil çizgiler, sarmalın sırasıyla dikey ve yatay düzlemler üzerindeki izdüşümleridir ve elektrik alanının bu iki düzlem yönünde nasıl değiştiğini temsil eder. Sağa doğru yatay bileşenin şimdi dikey bileşenin bir dalga boyunun dörtte biri gerisinde olduğuna dikkat edin. Elektrik alanının rotasyonel doğasıyla sonuçlanan bu çeyrek dalga boyu faz kaymasıdır. Bir bileşenin büyüklüğü maksimum olduğunda, diğer bileşenin büyüklüğünün her zaman sıfır olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu, iki bileşenin maksimumlarına tam olarak karşılık gelen sarmal vektörlerin bulunmasının nedenidir.

Solak/saat yönünün tersine dairesel polarize ışığın animasyonu. (Alıcıdan bakıldığında solak.)

Az önce bahsedilen örnekte, birçok optik ders kitabında kullanılan el tercihi kuralı kullanılarak, ışığın solak/saat yönünün tersine dairesel polarize olduğu kabul edilir. Eğer bir puan bir kişinin sol baş parmak için eşlik eden animasyon atfen, solak kabul edilir karşı dalga alanı, belirli bir noktaya geçerken hareket yönünde, olanları parmak yönünde elektrik alanı dönerken kıvırmak. Sarmal ayrıca uzayda solak bir sarmal oluşturur. Benzer biçimde, bu ışık sabit bir gözlemci dönük çünkü eğer dairesel polarize saat yönünün tersi olarak kabul edilir karşı hareket yönünde dalga alanı, belirli bir noktaya geçerken, kişi saat yönünün tersi yönünde elektrik alanı döndürmek gözlemleyecektir.

Sağ elle, saat yönünde dairesel polarize ışık yaratmak için, çeyrek dalga plakasının ekseni lineer polarizöre göre 90° döndürülür. Bu, lineer polarizörün iletim eksenine göre dalga plakasının hızlı ve yavaş eksenlerini tersine çevirir ve hangi bileşenin öncülük ettiğini ve hangi bileşenin geride kaldığını tersine çevirir.

Çeyrek dalga plakasının lineer polarize ışığı nasıl dönüştürdüğünü anlamaya çalışırken, tartışılan iki bileşenin kendi başlarına varlıklar olmadığını, sadece neler olup bittiğini anlamaya yardımcı olmak için kullanılan zihinsel yapılar olduğunu anlamak önemlidir. Doğrusal ve dairesel polarize ışık durumunda, uzaydaki her noktada, her zaman farklı bir vektör yönüne sahip tek bir elektrik alanı vardır, çeyrek dalga plakası sadece bu tek elektrik alanını dönüştürme etkisine sahiptir.

Dairesel polarize ışığı emme ve geçirme

Dairesel polarizörler, sağ veya sol elle dairesel polarize ışığı seçici olarak emmek veya geçirmek için de kullanılabilir. RealD Cinema gibi stereoskopik sinemalarda 3D gözlükler tarafından kullanılan bu özelliktir . Işığın iki polarizasyonundan birini oluşturan belirli bir polarizör, o ışık içinden diğer yönde gönderildiğinde, aynı ışık polarizasyonunu geçecektir. Aksine, zıt kutuplaşmanın ışığını engelleyecektir.

Dairesel polarizör, sola doğru, saat yönünün tersine dairesel polarize ışıktan geçer. (Alıcıdan bakıldığında solak.)

Yukarıdaki resim, sol taraftaki dairesel polarize ışığın şimdi polarizöre zıt yönden yaklaşması ve lineer polarize ışığın polarizörden sağa doğru çıkması dışında önceki benzer ile aynıdır.

İlk olarak, bir çeyrek dalga plakasının dairesel polarize ışığı her zaman lineer polarize ışığa dönüştürdüğüne dikkat edin. Çeyrek dalga plakasının hızlı ve yavaş eksenlerinin oryantasyonu ve dairesel polarize ışığın kullanımı ile belirlenen yalnızca lineer polarize ışığın sonuçta ortaya çıkan polarizasyon açısıdır. Şekilde, polarizöre giren solak dairesel polarize ışık, polarizasyon yönü lineer polarizörün iletim ekseni boyunca olan lineer polarize ışığa dönüştürülür ve bu nedenle geçer. Buna karşılık, sağ elini kullanan dairesel polarize ışık, polarizasyon yönü, iletim eksenine dik açıda olan lineer polarizörün emme ekseni boyunca olan lineer polarize ışığa dönüştürülür ve bu nedenle bloke edilirdi.

Lineer polarize ışığın üzerinde görüntülenen sol elle/Saatin Tersine Dairesel polarize ışık . Mavi ve yeşil eğriler, sarmalın sırasıyla dikey ve yatay düzlemlerdeki izdüşümleridir.

Bu işlemi anlamak için sağdaki resme bakın. Üstteki dairesel polarize ışığın şimdi soldan polarizöre yaklaştığı düşünülse de, önceki resimle kesinlikle aynıdır. Soldaki yatay bileşenin (hareket yönüne bakıldığında gözlemlendiği gibi) dikey bileşene öncülük ettiği ve yatay bileşen bir dalga boyunun dörtte biri kadar geciktirildiğinde, gösterilen doğrusal polarize ışığa dönüşeceği çizimden görülebilir. altta ve lineer polarizörden geçecektir.

Dairesel olarak polarize ışığın belirli bir kullanımını yaratan bir polarizörün neden aynı polarize ışığı geçtiğini anlamanın nispeten basit bir yolu vardır. İlk olarak, bu görüntünün ikili kullanışlılığı göz önüne alındığında, tepede görüntülenen dairesel polarize ışığın hala çeyrek dalga plakasından ayrıldığını ve sola doğru ilerlediğini hayal ederek başlayın. Doğrusal olarak polarize ışığın yatay bileşeni iki kez çeyrek dalga boyu kadar geciktirilseydi, bu tam bir yarım dalga boyuna denk gelecekti, sonuç, giren ışığa dik açıda olan doğrusal polarize ışık olurdu. Bu tür ortogonal olarak polarize edilmiş ışık, yatay düzlemde döndürülürse ve dairesel polarizörün lineer polarizör bölümünden geri yönlendirilirse, yönelimi göz önüne alındığında, açıkça geçecektir. Şimdi, çeyrek dalga plakasından bir kez geçmiş olan dairesel polarize ışığın kendi etrafında döndüğünü ve tekrar dairesel polarizöre doğru yönlendirildiğini hayal edin. Şimdi üstte gösterilen dairesel polarize ışığın o ışığı temsil etmesine izin verin. Bu tür ışık, lineer polarizöre ulaşmadan önce ikinci kez çeyrek dalga plakasından geçecek ve bu süreçte yatay bileşeni ikinci kez dalga boyunun dörtte biri kadar geciktirilecektir. Bu yatay bileşen ister iki farklı adımda bir dalga boyunun dörtte biri kadar geciktirilsin, isterse bir anda tam bir yarım dalga boyunu geciktirsin, sonuçtaki lineer polarize ışığın oryantasyonu, lineer polarizörden geçecek şekilde olacaktır.

Sağ elini kullanmış olsaydı, dairesel polarizöre soldan yaklaşan saat yönünde dairesel polarize ışık, yatay bileşeni de gecikecekti, ancak ortaya çıkan lineer polarize ışık, lineer polarizörün soğurma ekseni boyunca polarize olacaktı ve olmayacaktı. Geçti.

Bunun yerine sağdan polarize ışığı geçiren ve soldan gelen ışığı emen dairesel bir polarizör oluşturmak için, dalga plakasını ve lineer polarizörü tekrar birbirine göre 90° döndürür. Çeyrek dalga plakasına göre lineer polarizörün verici ve soğurma eksenlerinin konumlarını tersine çevirerek, polarize ışığın hangi elinin iletildiğini ve hangilerinin emildiğini değiştirmek kolaydır.

Homojen dairesel polarizör

Sola, saat yönünün tersine dairesel polarize ışık geçiren homojen dairesel polarizör. (Alıcıdan bakıldığında solak.)

Homojen bir dairesel polarizör, dairesel polarizasyonun bir elini değiştirmeden geçirir ve diğer elini bloke eder. Bu, bir lineer polarizörün, lineer polarize ışığın bir açısını tamamen değiştirmeden geçmesine, ancak ona dik olan lineer polarize ışığı tamamen bloke etmesine benzer.

İki çeyrek dalga plakası arasında doğrusal bir polarizör sandviçlenerek homojen bir dairesel polarizör oluşturulabilir. Spesifik olarak, dairesel polarize ışığı lineer polarize ışığa dönüştüren daha önce açıklanan dairesel polarizörü alıyoruz ve buna birincisine göre 90° döndürülmüş ikinci bir çeyrek dalga plakası ekliyoruz.

Genel olarak konuşursak ve yukarıdaki resme doğrudan atıfta bulunmadan, dairesel polarize ışığın iki polarizasyonundan herhangi biri ilk çeyrek dalga plakasına girdiğinde, bir çift dikey bileşenden biri diğerine göre bir dalga boyunun dörtte biri kadar geciktirilir. . Bu, dairesel polarize ışığın el kullanımına bağlı olarak iki doğrusal polarizasyondan birini yaratır. Çeyrek dalga plakaları arasına sıkıştırılmış lineer polarizör, bir lineer polarizasyondan geçecek ve diğerini bloke edecek şekilde yönlendirilmiştir. İkinci çeyrek dalga plakası daha sonra, önceki çeyrek dalga plakası tarafından geciktirilmeyen ortogonal bileşeni geçen ve geciktiren lineer polarize ışığı alır. Bu, seçilen dairesel polarizasyonu yeniden kurarak iki bileşeni başlangıç ​​faz ilişkisine geri getirir.

Dairesel polarize ışığın hangi yönde geçtiği önemli değildir.

Fotoğrafçılık için dairesel ve doğrusal polarize filtreler

Doğrusal polarize filtreler, fotoğrafçılıkta kullanılan ilk tiplerdi ve hala refleks olmayan ve daha eski tek lensli refleks kameralar (SLR'ler) için kullanılabilir. Bununla birlikte, objektiften ölçüme (TTL) ve otomatik odaklama sistemlerine sahip kameralar - yani tüm modern SLR ve DSLR - doğrusal polarize ışık geçiren optik elemanlara dayanır. Kameraya giren ışık zaten doğrusal olarak polarize edilmişse, pozlama veya otomatik odaklama sistemlerini bozabilir. Dairesel polarize filtreler, doğrusal polarize ışığı keser ve bu nedenle gökyüzünü karartmak, doygunluğu iyileştirmek ve yansımaları gidermek için kullanılabilir, ancak içinden geçtiği dairesel polarize ışık, lensten geçen sistemleri bozmaz.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Kliger, David S. Optik ve Spektroskopide Polarize Işık , Academic Press (1990), ISBN  0-12-414975-8
  • Man, James. "Austine Wood Comarow: Polarize Işıkta Resimler", Wasabi Publishing (2005), ISBN  978-0976819806

Dış bağlantılar