선형 편광

빛의 전파 방향에서, 광 벡터는 오직 하나의 고정된 방향으로만 진동하며, 이러한 빛을 평면 편광광이라고 합니다. 광 벡터 단점의 궤적이 일직선이기 때문에, 선 편광광이라고도 합니다. 광 벡터의 방향과 빛의 전파 방향이 이루는 평면을 진동면이라고 합니다. 선편향광의 진동면은 고정되지 않고 회전이 발생하지 않습니다. 절대 다수의 광원이 선편광을 방출하지 않고 자연광을 방출하므로 편광기를 거쳐야 선편광을 얻을 수 있습니다.

 

투명 매질 계면에서의 굴절과 반사
두 가지 서로 다른 투명 매질의 경계면에 자연광이 편화각으로 입사될 경우, 완전히 편광된 반사광과 부분 편광된 투과광을 얻을 수 있습니다. 공기와 유리의 경우 경계면에서 빛의 굴절과 반사라는 공식에 따라 이 편화각(브루스터각)은 iP=arctgn입니다. 예를 들어 n=1.5, iP n=1.5, iP° 입니다. 가장 간단하게 편광을 발생시키고 검사하는 편광경은 두 개의 유리를 안치하는 것입니다. 검은 유리를 사용하거나, 일반 유리를 사용하거나, 반대쪽의 털을 갈아 검게 칠하여 투과광을 흡수하고, 유리 뒤에서 들어오는 빛을 차단하는 것이 좋습니다. 자연광은 먼저 iP각으로 아래쪽 유리를 쏴서 생성됩니다. 수직 입사면을 편광하는 거예요반사광은 두 번째 블록을 향합니다. 위쪽 유리의 입사면이 되면아래쪽과 평행할 때는 따를 수 있습니다. 수직 첫 번째 입사면의 편광성에 의해두 번째 입사면의 편광을 평행하게 하기 위해서는 반사되지 않아야 합니다. 관찰자는 두 번째 입사면의 각도를 따라 90° 회전하더라도 반사광을 볼 수 없습니다. 여기 아래쪽은 편경이라고 하고 위쪽은 검편경이라고 합니다. 편광을 낼 수 있는 한 쌍의 소자만 편파 및 검정의 작용을 할 수 있습니다. 이 편광경은 간단하지만 입사광과 출사광은 일직선상에 있지 않아 불편합니다. 유리 조각 뭉치를 이용하면 입사각도 iP다.여러 장의 유리에 의해 반사되기 때문에 투과광은 편광광에 가깝고 입사광과 같은 방향이기 때문에 편리합니다. 사용되는 유리 스택은 각 장의 품질이 좋고 표면이 평평하며, 광결도가 좋아 잡광을 줄여야 합니다.

니코 프리즘

길이의 약 3배 정도 되는 방해석을 떼어내고 양끝의 일부를 갈아 주 단면에 예각을 71°에서 68°로 줄입니다. 다시 결정체를 짧은 대각선을 따라 잘라서 둘로 나누세요. 다시 절개면을 곱게 갈아 광택을 낸 후 캐나다산 수교로 붙입니다. 나트륨황색광 λ=5893，의 경우, e빛 굴절률은 ne=1.48641, o빛 굴절률은 no=1.65836입니다. 큰 나무 고무의 굴절률은 nc=1.550으로 둘 사이입니다. 자연광이 단면으로부터 모서리로 입사하여 수교층 경사면에 도달하면, e광의 굴절률이 작아 투과할 수 있습니다. 지나쳐요. o 빛은 접이고 사율이 높습니다. 수교에 도달합니다. 층시 입사각이 전체 반사각보다 크므로, 이불트리밍층이 가장자리까지 반사됩니다. 블랙 코팅으로 흡수된 비침공기 중에 e밖에 없습니다. 빛, 그 편광은 밖으로 나옵니다. 발사 방향의 결정단면을 보면, 평행단면입니다. 입사, 출사 빔의 발산각이 크면 안 됩니다. 출사광선다발산각은 최대 24° 정도이며, 사용하는 빛의 파장을 보고 결정합니다. 또 o광은 한쪽에서 투과하고 e광은 반대쪽에서 모두 반사시켜 편광을 불순하게 합니다. 자외선 지역에서 일할 때는 캐나다산 수교를 글리세린이나 피마자 기름으로 교환해야 합니다. 니코의 귀 프리즘은 양끝이 경사면이기 때문에 입사광과 투과광이 일직선상에 있지 않아 프리즘을 돌릴 때 투과광선이 회전하면서 이동하고 수신처의 위치가 이동함에 따라 불편하다는 단점이 있습니다.

그란-톰슨 프리즘

네모난 해석이나 석영을 광축과 평행 프리즘의 직각 프리즘 두 개로 갈아서 캐나다 수교로 붙입니다. 양쪽 프리즘에도 얇은 공기층을 끼울 수 있습니다. 빛은 단면에서 수직으로 입사하고, o광은 교면에 반사되며, e광은 투과됩니다. 빛이 수직으로 입사하기 때문에 반사가 적고 투과광이 강합니다. 또한 프리즘을 돌리면 방사상이 가로로 움직이지 않게 유지됩니다.

 

알렌 프리즘

네모난 맷돌을 세 개의 프리즘으로 갈아 붙이면 그란 톰슨 프리즘보다 통광 면적이 넓습니다. 공간의 발산각은 약 26°다.일부 고급 편광현미경의 상,하 편광경에서는 이런 프리즘을 많이 사용합니다.
쌍상 프리즘은 o, e 두 가지 편광광을 동시에 발생시킵니다. 그러나 이들은 자연방해석능체의 o, e빛보다 분리각도가 큽니다. 양광을 동시에 사용하셔도 되고 따로 사용하셔도 됩니다.

 

투톤 크리스털

투톤(일명 2방향 색성) 결정으로 진행됩니다. 어떤 쌍굴절 결정들은 서로 수직인 두 종류의 편광광에 대해 서로 다른 흡수를 가지고 있습니다. 예를 들어 전기석은 e광을 흡수하는 것보다 o광을 훨씬 더 크게 흡수합니다. 백색광은 1㎜ 두께의 전기석웨이퍼를 거쳐 거의 모든 o광은 흡수되고 e광은 약간만 흡수됩니다. 투과하는 편광광은 약간 황록색을 띠고 있어 흡수가 파장에 대한 의존관계를 충분히 나타냅니다.

 

편광판

W.B. 헬파스는 1852년 요오드화황산금계나(퀴닌) 침상 결정에서 2가지 색상으로 흡수되는 것을 발견했습니다. 두께 약 0.1㎜의 결정체는 이미 o광을 완전히 흡수할 수 있습니다. 그러나 그레인이 미세하여 편광광을 낼 수 없었습니다. 1934년에야 누군가가 요오드화황금계나를 콜로이드 속에 띄웠습니다. 콜로이드가 박막을 만들었을 때 이 미세결정체들은 당겨진 방향에 따라 정렬되었고, 큰 양의 2색 결정체가 생겼습니다. 박막이 마르면 두 개의 평면 유리판 사이에 끼워서 편광을 얻는 장치를 만듭니다. 폴리에틸렌알코올 필름으로 요오드를 적셔 만든 것도 있습니다. 이 필름은 상품명 Polaroid，편광판이라고 합니다. 지금은 플라스틱 산업 때문에 이미 많은 종류의 변종이 생겼습니다. 퀄리티가 좋은 편광판은 입사광에 통과할 수 있습니다. 한 편광의 80%이며, 다른 편광을 통해서는 광이 작습니다. 1%의 두 편광판은 서로 수직입니다. 전체 입사광의 0.01%를 통과합니다. 일반 제품은 이 지표에 미치지 못합니다. 그래서 정밀기기는 역시 이 프리즘을 사용합니다. 편광판은 편광이 불순하고 빛이 약하다는 단점이 있지만 거의 180°에 가까운 구멍을 갖고 있습니다. 자연결정과 달리 크기에 구애받지 않고 지름이 수십 센티미터까지 크게 만들 수 있습니다. 또한 제품 원가가 저렴하여 대량생산이 가능합니다. 그래서 많은 실제 응용 중에 입체영화를 보는 편광안경, 비교적 간단한 편광현미경의 상하편광경, 촬영용 반사제거용 부가렌즈, 광탄계의 기편 및 검안경과 같은 광막편광판을 사용합니다.

라인 그리드 오프셋

1960년대에는 1mm당 약 2160개의 투명 그릴에 금속 알루미늄막을 입혀 투명하고 반사적인 선그리드가 형성되었습니다. 편광판과 같은 작용으로 자연광이 선책을 통과하면 알루미늄 라인과 평행한 편광을 흡수하여 편광 수직 알루미늄 라인의 평면 편광광을 얻을 수 있습니다. 그 원리는 자연광에서 평행 알루미늄 선의 전기진동으로 알루미늄 선에서 유도전류가 발생하기 쉽고, 빛이 선책에 흡수되고 수직 알루미늄 선의 전기 수직 알루미늄 선의 전기쉽게 흡수되지 않아 통과할 수 있습니다. 이 사상은 마이크로파에서 끌어오기 때문에 적외광의 기편기를 만드는 데 유리합니다.

말뤼스의 법칙

말뤼스는 1808년에 단일 편광을 발생시키는 어떤 소자라도 편광광의 투과 평면은 서로 평행한 투과광의 강도는 I0입니다. 서로 α각을 이루며 투과광강 I=I0(코스알파)2입니다. 이것이 말뤼스의 법칙입니다. 이것은 첫 번째 편광경을 통과하는 전기 화질의 진폭이 두 번째 투과 평면에 분해되는 자연스러운 결과입니다. 첫 번째 블록을 투과하는 전력량 진폭이 E0이면두 번째 블록을 통과하는 것은 E=E0cosα입니다. 이 식을 이차적으로, 즉 광강이라고 합니다.

등성 분자에 의한 산란으로 자연광은 미립자(분자, 원자)에 의해 산란됩니다. 만약 미립자가 등성일 경우 원시광 수직의 어느 방향에서든 산란광은 평면적으로 편광되며, 만약 미립자가 이방성일 경우 광의 부분 편광을 산란합니다. 미립자 O를 향해 x방향으로 자연광을 쏘도록 합니다. 미립자가 서로 동성이기 때문에 미립자의 감각적 쌍극 모멘트와 입사광의 전기적 역량은 일치합니다. 이 쌍극자 모멘텀은 진동을 강요합니다. 산란광은 수직 원광의 방향에서는 평면 편광이고 다른 방향에서는 부분 편광광입니다.

광은 이방성 미립자에 입사합니다. 유도된 쌍극자 모멘트는 입사광의 전기 벡터와 벡터 관계가 아닌 텐서 관계이며, 감각 쌍극자 모멘트는 입사광의 전기 벡터 방향과 일치하지 않기 때문에 방출되는 이차파는 원광과 수직 방향으로 반드시 평면 편광되는 것이 아니라 일반적으로 편광 정도가 높지 않거나 부분 편광입니다.

맑은 하늘, 수직태양광 방향에서 편광판으로 하늘을 바라보면, 하늘의 빛이 부분적으로 편광되는 것을 알 수 있습니다. 편광판은 하나의 방향광도가 크고, 그 방향광도가 낮습니다. 이는 산란광에 의해 여러 번 산란되고, 다른 한편으로는 대기 중에 이방성 미립자가 있기 때문입니다. 
인위적으로 배치되는 등성 기체의 산란에서 편광을 얻을 수 있습니다. 이는 자기 벡터가 아닌 빛의 전기적 벡터로서 빛의 산란작용을 한다는 증거이기도 합니다.
빛의 산란을 이용하여 필요한 편광광을 발생시키는 것은 실질적인 의미가 없습니다. 그러나 반대로 산란광의 편광 정도를 이용하여 산란미립자의 이방성 정도를 추정할 수 있습니다.