WO.4 · Polarisation, analyser chains and phase

Chèn một bộ phân cực thứ ba giữa hai bộ lọc chéo nhau có thể làm tăng cường độ truyền qua, mặc dù mỗi bộ lọc đều hấp thụ năng lượng.

Kiến thức nền tảng: 3.

• Tính toán các lần truyền qua lý tưởng liên tiếp từ trạng thái đầu vào ngay trước đó
• Phân biệt chuyển động trường tuyến tính, tròn và elip sử dụng pha tương đối
• Sử dụng góc tới Brewster với quy ước chỉ số khúc xạ và mặt phẳng tới

Đối với sự lan truyền theo trục z, trường điện ngang có thể có thành phần x và y. Phân cực tuyến tính nghĩa là trường dao động dọc theo một đường cố định; bộ phân tích lý tưởng truyền qua phần chiếu lên trục của nó. Biên độ trường trở thành E cosθ, do đó cường độ trở thành I cos²θ. Ở đây θ là góc giữa phân cực tới và trục bộ phân tích, và I là cường độ ngay trước bộ lọc. chùm sáng không phân cực là hỗn hợp thống kê của các hướng ngang; bộ phân cực lý tưởng đầu tiên truyền qua một nửa cường độ trung bình của nó. Chùm tia ra sau đó sẽ phân cực tuyến tính dọc theo trục bộ lọc. Không áp dụng thêm hệ số một nửa mới ở mỗi bộ lọc sau, hoặc sử dụng một góc duy nhất so với nguồn ban đầu cho cả chuỗi.

Sau mỗi máy phân tích, cập nhật cả cường độ và hướng phân cực. Đối với chùm ban đầu không phân cực và các trục lý tưởng α₁, α₂, α₃, cường độ cuối cùng là (I₀/2)cos²(α₂−α₁)cos²(α₃−α₂). Hai bộ lọc chéo nhau truyền bằng không trong mô hình này; một trục nghiêng ở giữa thay đổi hướng trước khi chiếu cuối cùng. Sự gia tăng so với cặp bộ lọc chéo không tạo ra năng lượng: mọi bước vẫn có hệ số truyền nằm giữa 0 và 1. Bộ lọc thực tế có hấp thụ, khả năng triệt tiêu không hoàn hảo và phụ thuộc vào bước sóng. Chỉ sử dụng định luật lý tưởng khi những tổn thất này bị loại bỏ hoặc được chỉ định riêng.

Viết E_x=A cosωt và E_y=B cos(ωt+δ) tại một điểm cố định. Pha bằng nhau hoặc ngược nhau tạo thành một đường thẳng, bao gồm cả đường thẳng nghiêng; biên độ bằng nhau khác không và chênh lệch pha một chu kỳ tư tạo thành đường tròn. Biên độ không equal nhau ở chênh lệch pha một chu kỳ tư tạo thành elip. Tấm quarter-wave (một phần tư bước sóng) thêm một pha tương đối π/2 giữa các trục chính của nó dưới điều kiện thiết kế. Đầu vào tuyến tính tại 45° cung cấp các thành phần bằng nhau, do đó trường ra có thể là tròn. Đầu vào tuyến tính dọc theo trục chính chỉ có một thành phần và vẫn giữ dạng tuyến tính. Đối với đầu vào tròn, mọi bộ phân tích tuyến tính lý tưởng đều truyền qua một nửa cường độ; tính chirality yêu cầu một hướng quan sát và quy ước pha được xác định rõ.

Đối với sự tới từ môi trường trong suốt phi từ tính n₁ vào n₂, góc Brewster đo từ pháp tuyến thỏa mãn tanθ_B=n₂/n₁. Tại góc đó, thành phần p phản xạ, có trường điện nằm trong mặt phẳng tới, biến mất trong mô hình điện môi lý tưởng. Ánh sáng phản xạ từ đầu vào không phân cực sẽ phân cực s, vuông góc với mặt phẳng đó. Định luật Snell cho góc khúc xạ bù trừ với θ_B. Điều này khác với điều kiện góc tới hạn sinθ_c=n₂/n₁, đòi hỏi n₁>n₂ và liên quan đến phản xạ toàn phần. Phản xạ Brewster không ngụ ý rằng toàn bộ cường độ tới được phản xạ hay chùm truyền qua phân cực hoàn toàn.

Một bộ phân cực lý tưởng đầu tiên truyền một nửa cường độ không phân cực I0. Mỗi máy phân tích sau đó sử dụng góc từ trục trước đó. Đối với các trục tại 0°, 30° và 90°,

Mỗi bộ lọc căn chỉnh lại trường theo trục của chính nó; nếu chỉ sử dụng hai trục đầu và cuối sẽ thu được kết quả bằng không.

Tấm pha làm thay đổi pha tương đối; bộ phân cực loại bỏ một thành phần của trường.

Định luật Malus: I_out = I_in cos²θ đối với máy phân tích tuyến tính lý tưởng.

Góc Brewster: Góc tới tại đó thành phần p phản xạ biến mất.