Линзы этих солнцезащитных очков имеют линейную поляризацию или как?

Спасибо вам большое за размещение этого. Я видел это некоторое время назад и никогда не додумывался до конца, а теперь увидел :). Это не «дешевые солнцезащитные очки»: это 3D-очки для использования с 3D-экранами телевизоров и т.п. Это фантастическая демонстрация, и я призываю всех, у кого дома есть запасная пара этих очков, разобрать их и поиграть с линзами. Я могу объяснить большую часть качественного поведения, но я не могу полностью объяснить изменения цвета на ваших первых фотографиях.

Прежде всего, это 3D-очки, для которых стереоскопическая информация закодирована в состоянии поляризации изображений: так и должно быть, поскольку нет оборудования, позволяющего затворить их синхронно с изображением . Хотя существуют и другие пассивные системы просмотра 3D , их поведение при вращении выдает их как поляризационно-кодированные .

Способ работы этих зрителей заключается в том, что изображения для левого и правого глаза имеют разную поляризацию с соответствующими поляроидами для каждого глаза. Однако использование горизонтальной и вертикальной поляризации (или любых двух ортогональных линейных поляризаций) на практике не работает, поскольку даже небольшой наклон головы приведет к двоению в глазах. Это решается с помощью круговой поляризации , которая устойчива к вращению: если вы вращаете спираль, она выглядит почти так же.

Для обнаружения этого света с круговой поляризацией (CPL) обычным решением является использование оптических элементов, известных как четвертьволновые пластины , которые превращают круговую поляризацию в линейную и наоборот. В частности, у них есть «медленная» ось и «быстрая» ось, и они будут преобразовывать правосторонний CPL в линейную поляризацию по одной диагонали, а левосторонний CPL — по другой диагонали. (Подробнее см. в этой статье WP .) Начнем с картинок:

Когда у вас есть линейно поляризованный свет, вы просто прикрепляете диагонально ориентированный поляроид, и у вас есть круговой поляризатор. (На картинке выше, если правый CPL входит в QWP, он идет в противоположную диагональ и не будет передаваться через линейный поляризатор.)

Итак, давайте взглянем на эти очки. У них есть четвертьволновые пластины, обращенные к экрану, и поляроиды, обращенные к вашим глазам, поэтому они выглядят так:

Обратите внимание, что они являются зеркальным отображением друг друга. (Они должны быть такими, поскольку свет, который они пытаются уловить, является зеркальной копией.) Я обозначил каждую половину, используя вашу номенклатуру, и я докажу это по ходу дела. Сплошные и пунктирные линии на КВП — медленная и быстрая оси; поляроиды проецируют свет на пунктирную линию. Чтобы зафиксировать соглашения, скажем, волновые пластины поворачивают правый (левый) CPL в поляризацию, разрешенную 1B (2B); Я назову первое D для диагонального, а второе A для антидиагонального.

ХОРОШО. Давайте посмотрим на различные способы комбинирования двух бокалов. Начнем с самого простого.

(и) 1А 2А

В этой ситуации свет последовательно встречает четыре оптических элемента: КВП, поляроид, еще один КВП и еще один поляроид. Давайте проследим за его состоянием поляризации, когда он проходит эту серию.

• Свет, попадающий в очки, неполяризован. Это означает, что четвертьволновая пластинка не оказывает на него никакого влияния.
• Затем поляризатор в 1B проецирует его в D.
• Затем второй QWP превращает этот индикатор D в левый CPL.
• Затем второй поляризатор перепроецирует его на A.

Каждая проекция теряет половину интенсивности, что приводит к общему уменьшению на 1/4. Это соответствует вашей верхней левой картинке.

Давайте теперь повернем вторую линзу. Обратите внимание на эффект второго QWP и поляроида.

Ситуация почти такая же. Обратите внимание, что второй QWP переключился медленно$\leftrightarrow$оси, так что хиральность обратная. Окончательная амплитуда не изменится, так как левый и правый CPL имеют одинаковую проекцию на A.

• Свет изначально неполяризован, поэтому первая четвертьволновая пластинка не действует.
• Затем поляризатор в 1B проецирует его в D.
• Затем второй QWP превращает этот индикатор D в правый CPL.
• Затем второй поляризатор перепроецирует его на A.

Есть две проекции, поэтому глобальное уменьшение составляет 1/4, что соответствует изображению в правом верхнем углу. (О цветах я расскажу в конце.)

(ii) 1В 2А

Для обеих ориентаций последний шаг включает проецирование света A или D на D соответственно. Полароид, так что окончательная амплитуда равна нулю, что соответствует вашему второму набору изображений. Таким образом, аналогично предыдущему:

Обратите внимание на эффект двух одновременных, одинаково выровненных четвертьволновых пластин. Это не очень удивительно известно как полуволновая пластина и отражает линейную поляризацию вокруг своих осей. Также обратите внимание, что поляроид 1B изменил ориентацию, так как он был повернут в пространстве.

• Исходный полароид проецирует исходный свет на А.
• Первый QWP делает его правильным CPL.
• Второй КВП делает его линейно поляризованным вдоль D.
• Второй поляризатор находится вдоль А и подавляет сигнал.

Для другой ориентации, теперь,

• Исходный полароид проецирует исходный свет на А.
• Первый QWP делает его правильным CPL.
• Второй QWP теперь повернут, чтобы вернуть свет на A.
• Второй поляризатор теперь находится вдоль D и подавляет сигнал.

Другой способ понять это состоит в том, что первая линза, расположенная сзади-спереди, действует как круговой поляризатор: она принимает изначально неполяризованный свет и производит правильный CPL, для которого она изначально была разработана. Затем это передается второму объективу, который предназначен для выбора противоположной руки CPL, поэтому передачи нет. Если вы поворачиваете линзы относительно друг друга, вы фактически пытаетесь повернуть правый CPL в середине, прежде чем он будет спроецирован левым поляризатором CPL. Однако вращение CPL на него не влияет (поверните спираль, и вы получите смещенную спираль), и поэтому все ориентации в этой конфигурации имеют нулевое пропускание.

(iii) 1А 2В

Я думаю, что у меня почти все есть, так что я пойду немного быстрее.

• Первый КВП ничего не делает с неполяризованным светом.
• Первый поляризатор проецируется вдоль D.
• Второй поляризатор тоже вдоль D, так что эффекта нет.
• Окончательный эффект QWP не имеет значения.

Таким образом, окончательный эффект точно такой же, как у одиночной линзы, при 1/2 интенсивности.

Для повернутого,

• Первый КВП ничего не делает с неполяризованным светом.
• Первые полароидные проекты вдоль D.
• Второй поляроид сейчас находится вдоль точки А, поэтому он заглушает сигнал.

Это соответствует вашему третьему набору изображений.

Итак, это качественное объяснение всех изображений, которые вы разместили. Это также должно учитывать наблюдения в промежуточных ориентациях (хотя для (ii) это, вероятно, будет беспорядочно). Позвольте мне быстро пройтись по вашим вопросам:

Два из «цветов», которые вы идентифицируете, на самом деле не таковы. Это всего лишь серый цвет, полученный от двух последовательных поляризаторов, и черный цвет, соответствующий отсутствию передачи. (Предполагая, конечно, идеальные поляризаторы; в реальном мире будет некоторая незначительная передача.)

Однако два других цвета весьма интересны. Они возникают в ситуации (i), когда четвертьволновая пластинка зажата между поляроидами. Однако здесь, без более глубокого изучения этих четвертьволновых пластин, можно только догадываться. Свет с круговой поляризацией можно рассматривать как равное количество горизонтально и вертикально поляризованного света, смещенного во времени на половину периода. QWP задерживает один из этих компонентов на эту величину, чтобы они шли синхронно и, следовательно, излучали линейно поляризованный свет вдоль A или D.

Однако сделать это сложно и зависит от частоты. Хитрость заключается в том, чтобы иметь разные показатели преломления для H- и V-поляризованного света, поэтому они приобретают разные фазы. Это довольно сильно зависит от частоты света и, следовательно, от его цвета, а это означает, что эффект QWP на разные цвета будет разным. Отсюда и разные цвета в части (i).

Короткий ответ на ваш второй вопрос заключается в том, что линзы двусторонние. На одной стороне волновая пластина, а на другой поляроид. Таким образом, их поворот в корне меняет ситуацию.

И, наконец, играет ли в этих объективах роль поляризация? Да!