Помимо яркости и цвета, свет обладает еще одним увлекательным свойством: поляризацией.и волновые пластины служат волшебными палочками, которые манипулируют состоянием поляризации светаВ этой статье рассматриваются принципы работы, типы и различные применения волновых пластин, открывающие новые горизонты в области оптического управления.
Взаимодействие между светом и материей напоминает сложный физический танец.Как свет проходит через материалы, она резонирует с атомами или молекулами, сила этого резонанса зависит от длины волны света.возникает, когда материалы проявляют различные показатели преломления для различных направлений поляризации.
В некоторых кристаллах с упорядоченным атомным расположением различные направления электрических векторов встречают различные резонансные частоты.Это создает различные показатели преломления для различных направлений поляризацииВ отличие от дисперсии, бирефренгенции можно избежать, используя некристаллические материалы или кристаллы с простой симметрией.Мы также можем использовать двусмыкание, чтобы намеренно изменить состояние поляризации света через двусмыкающие волны., также известные как отсталые.
Суть волновых плит заключается в их уникальной кристаллической структуре. мы можем минимизировать показатель преломления для конкретных направлений поляризации, известных как быстрая ось,где световые волны достигают максимальной фазовой скорости.
При повороте линейной поляризации на 90° свет встречает максимальный показатель преломления и минимальную фазовую скорость (медленную ось).если быстрая ось показывает 22⁄3 длины волны, а медленная ось показывает 4, соотношение показателя преломления будет 2:3 (излишне для ясности).
Постоянная фазы распространения (k) равна 2πfn/c радианов/метр, где f - частота, n - показатель преломления, а c - скорость света.Свет, проходящий через кристалл длиной L, перемещается по фазе φ = 2πfnL/cРазница между фазовыми смещениями вдоль быстрых и медленных осей определяет замедление (Γ = 2πf ((nмедленно- nБыстро) L/c), обычно измеряется в единицах длины волны, а не в радианах.
Среди волновых пластин наиболее распространены полуволновые (Γ = π) и четвертоволновые (Γ = π/2) пластинки.его поляризация вращается на 2θЭто оказывается бесценным для регулирования поляризации лазера, особенно с большими неподвижными лазерами.
Чтобы выровнять полуволновую пластину, сначала используйте поляризатор, чтобы найти вымирание (горизонтальная поляризация), затем вставьте пластину и вращайтесь, пока вымирание не останется, отмечая ось.Поворачивая 45° от этого положения дает 90° поляризации вращенияДля других углов повернуть пластину на половину желаемого угла вращения.
Четвертоволновые пластинки преобразуются между линейной и круговой поляризацией, когда падающий свет делает 45° с любой осью.создание спирального электрического векторного рисунка правой или левой круговой поляризации в зависимости от ориентации.
Выравнивание отражает процесс полуволновой пластины: используйте поляризатор для поиска вымирания, вставьте четвертьволновую пластину, поверните, чтобы поддерживать вымирание, а затем поверните на 45 °.Совершенная круговая поляризация показывает постоянную интенсивность через вращающийся поляризатор; изменяющаяся интенсивность указывает на эллиптическую поляризацию, предполагающая несоответствие длины волны.
Другие значения задержки обычно производят эллиптическую поляризацию, за исключением λ / 2, которая поддерживает линейную поляризацию при 2θ.Четвертоволновые пластины создают идеальную круговую поляризацию только при точном 45° наклоне.
Волновые пластины в основном выполняют две функции: вращающиеся поляризационные плоскости (полуволна) и создание круговой поляризации (квартальная волна).Четверть-волновые пластины также преобразовывают круговую обратно в линейную поляризацию путем обратного направления света.
В системах оптической изоляции четвертьволновые пластины в сочетании с поляризаторами устраняют нежелательные отражения.Они также очищают поляризацию в системах с многочисленными зеркальными отражениями, которые могут вызвать эллиптическую поляризацию.Полная волна пластин может исправить незначительную эллиптичность путем тщательного наклона.
В то время как многие природные кристаллы демонстрируют двойное преломление, практические волновые пластины часто используют такие материалы, как кальцит или кристаллический кварц.их большие различия показателя преломления потребуют непрактически тонкие истинные полуволновые пластиныАльтернативными вариантами являются двусгибание, вызванное напряжением, в полимерах или волновых пластинах с несколькими порядками, более толстых компонентов, которые функционируют как полуволновые пластинки только при определенных длинах волны.
Истинные нулевые волны сочетают в себе два задерживателя с разницей в полуволновой длине (быстро выровненные с медленной осью), минимизируя длину волны и температурную чувствительность.акроматические волновые пластины с использованием кварца-MgF2Ламинаты между окнами, покрытыми AR, обеспечивают превосходную производительность.
Компенсаторы Берека, разработанные в 1913 году, служат настраиваемыми волновыми пластинами, регулируемыми от 200 до 2800 нм путем вращения кальцитовых или магниевых фторидных пластин.Эти переменные замедлители значительно уменьшают количество компенсационных пластин, необходимых для количественной поляризованной световой микроскопии.