Son estas gafas de sol lentes de polarización lineal, o qué?

Question

Esta es una pregunta difícil de frase, así que por favor tengan paciencia conmigo. He encontrado algunos hoteles de gafas de sol y se sacó los lentes de plástico que están polarizadas. Para mayor claridad, me han etiquetado como objetivo-1 y -2 con las caras a y B.

Hay tres casos necesito ayuda en la explicación de lo que está pasando. Escribí una letra "a" en una hoja de papel blanco que estoy mirando a través de estos lentes.

Caso (1): Lados 1A y 2A (o lados 1B y 2B)

Si se ponen del lado 1A en la parte delantera y 2A en la espalda (o viceversa), hay un cambio de color dependiendo de la rotación. Con $0^0$ o $180^0$ rotación, hay un color marrón, mientras que un $90^0$ o $270^0$ rotaciones produce un color grisáceo color. Si, por otro lado, uno de los interruptores de la a-lados a B, se obtiene exactamente la misma colores como el anterior (como se esperaba).

Aquí es donde realmente me sorprendió. Si usted tiene combinaciones de 1A y 2B, descubrí para mi sorpresa que importa lente que va delante.

Caso (2): Lado de 1A frente con 2B detrás (o lados 1B y 2A)
Con la lente-1A en la parte delantera, que apenas se puede ver la carta en Una con rotaciones de $0^0$ o $180^0$, mientras que con las rotaciones de $90^0$ o $270^0$ parece haber perpendicular de las polarizaciones.

Caso (3): Lado de 1A, mientras que detrás de 2B es en la parte delantera (o lados 1B y 2A) Invirtiendo el orden de 1A y 2B me permite ver claramente la letra a con rotaciones de $0^0$ o $180^0$. Por otro lado, la rotación de $90^0$ o $270^0$ parecen tener perpendicular de las polarizaciones. Así que al parecer, el orden en el que los objetivos 1A y 2B aparecer la materia.

Aquí están mis preguntas:

1. Hay 4 diferentes cambios de color cuando estas lentes se superponen – ¿por qué?

2. ¿Por qué el orden de los lentes (ya sea delante o detrás) en el caso de (2) y (3) la materia? Yo habría esperado el mismo resultado, sin embargo, que no es el correcto.

3. ¿Cuál es la función de la polarización de jugar en estos lentes? Creo que el caso de (3) es una situación de polarizadores lineales, pero el fin de la dependencia me ha lanzado a través de un bucle.

Gracias de antemano por cualquier ayuda.

Answer 1

Muchas gracias por publicar esto. Yo había visto esto hace un tiempo y nunca tuve tiempo para pensar en total, y ahora tengo :). Esos no son "baratos gafas de sol": son las gafas 3D para su uso en 3D, pantallas de televisión y similares. Esta es una fantástica demostración y animo a cualquier persona con un par de repuesto de estas gafas en casa para ellos, aparte de jugar con los lentes. Me puede explicar la mayor parte de la cualitativa del comportamiento, pero no tengo cuenta para los cambios de color en sus primeras fotografías.

Primero de todo, estas son las gafas 3D para que el stereoscopical información está codificada en el estado de polarización de las imágenes: debe ser eso, ya que no hay equipo para obturación de ellos de forma sincrónica a la imagen. Mientras que hay otros pasivos visor 3D de los sistemas, su comportamiento bajo rotaciones da a la basura como la polarización codificados.

La forma en que estos espectadores trabajo es por tener a la izquierda y a la derecha de ojo de imágenes en diferentes polarizaciones, con el correspondiente polaroids para cada ojo. Sin embargo, el uso horizontal y vertical de las polarizaciones (o cualquiera de los dos ortogonal polarizaciones lineales) no funciona en la práctica, debido a la inclinación de su cabeza, incluso ligeramente podría conducir a una doble visión. Esto se resuelve mediante la polarización circular, que es estable frente a rotaciones: si gira en espiral, que se parece mucho a la misma.

Para detectar este circularmente polarizada la luz (CPL), la solución habitual es el uso de elementos de óptica conocida como cuarto de onda de la placa, que convierten a circular en la polarización lineal y viceversa. Más específicamente, tienen un "lento" eje y "rápida" del eje, y se va a convertir diestro CPL en una polarización lineal a lo largo de una diagonal, y zurdos CPL en la otra diagonal. (Para obtener más detalles, consulte este WP artículo.) Vamos a empezar con las fotos:

Una vez que usted tiene su luz linealmente polarizada, simplemente añadir una diagonal orientado a la polaroid, y usted se tiene un polarizador circular. (En la imagen de arriba, si la mano derecha CPL va en el QWP va a ir en la diagonal opuesta y no será transmitida a través del polarizador lineal.)

Por lo tanto, echemos un vistazo a estas gafas, a continuación,. Tienen trimestre-placas de onda frente a la pantalla y polaroids hacia sus ojos, así que como esto:

Tenga en cuenta que son imágenes especulares uno del otro. (Que debe ser como la luz que están tratando de atrapar son copias espejo.) Me han marcado cada uno la mitad de la utilización de su nomenclatura, y voy a probar esto que me voy. Las líneas continuas y discontinuas en el QWPs son los ejes lentos y rápidos; las polaroids proyecto de la luz sobre la línea de puntos. A la revisión de los convenios, digamos que el waveplates gire a la derecha (izquierda) de CPL en la polarización permitido por la 1B (2B); voy a llamar a la ex D, por la diagonal, y el último, para la antidiagonal.

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OK. Echemos un vistazo a las diferentes maneras de combinar los dos vasos. Vamos a empezar con lo más sencillo.

(i) 1A 2A

En esta situación, a la luz de los encuentros de cuatro elementos de óptica en la sucesión: una QWP, una polaroid, otro QWP, y otra polaroid. Vamos a realizar un seguimiento de su estado de polarización medida que pasa a través de la serie.

• La luz que entra en los vasos es no polarizada. Esto significa que el cuarto de onda de la placa no tiene ningún efecto en él.
• El polarizador en 1B, a continuación, los proyectos en D.
• La segunda QWP, a continuación, se convierte de esta D la luz en la izquierda CPL.
• El segundo polarizador, a continuación, vuelve a proyectar en A.

Cada proyección pierde la mitad de la intensidad, que se traduce en una reducción global de 1/4. Esto coincide con su parte superior-izquierda de la imagen.

Ahora vamos a activar la segunda lente. Observe el efecto en el segundo QWP y polaroid.

La situación es casi la misma. Tenga en cuenta que el segundo QWP ha cambiado lento $\leftrightarrow$ ejes, de modo que la quiralidad es invertida. El final de la amplitud es sin cambios, ya que tanto la izquierda y la derecha CPL tienen la misma proyección en A.

• La luz es inicialmente no polarizada, por lo que el primer trimestre de onda de la placa no tiene ningún efecto.
• El polarizador en 1B, a continuación, los proyectos en D.
• La segunda QWP, a continuación, se convierte de esta D la luz en derecho CPL.
• El segundo polarizador, a continuación, vuelve a proyectar en A.

Hay dos proyecciones por lo que hay una reducción global de 1/4, que coincide con su parte superior-derecha de la imagen. (Voy a hablar de los colores en el final).

(ii) 1B 2A

Para las dos orientaciones, el paso final consiste en la proyección de Una o de D la luz en un D resp. Una polaroid, por lo que el final de la amplitud es cero, que coincide con el segundo conjunto de imágenes. Así, de forma análoga a la anterior:

Nota el efecto de los dos simultáneos, igualmente alineados trimestre-placas de onda. Esto no es muy sorprendente conocido como una placa de media onda, y refleja la polarización lineal sobre sus ejes. También, tenga en cuenta que el 1B polaroid ha cambiado de orientación, ya que se ha convertido en el espacio.

• La inicial polaroid proyectos de la luz inicial en A.
• La primera QWP hace correcto CPL.
• La segunda QWP hace linealmente polarizada a lo largo de D.
• El segundo polarizador es a lo largo de Una y mata a la señal.

Para la otra orientación, ahora,

• La inicial polaroid proyectos de la luz inicial en A.
• La primera QWP hace correcto CPL.
• La segunda QWP ahora es girado para que se enciende la luz de regreso a la A.
• El segundo polarizador es ahora a lo largo de D y mata a la señal.

Otra manera de entender esto es que el primer objetivo, ser parte trasera de frente, actúa como un polarizador circular: se toma inicialmente luz polarizada y se produce la derecha CPL, el cual fue originalmente diseñado para seleccionar. Esto es, a continuación, pasa a la segunda lente, el cual está diseñado para seleccionar por el contrario el uso de las manos de CPL, así que no hay transmisión. Si desactiva las lentes con relación a la otra realidad está tratando de girar a la derecha CPL en el medio antes de que se proyectó por la izquierda-CPL polarizador. Sin embargo, la rotación CPL no tiene ningún efecto en él (rotar una espiral, y se obtendrá un desplazado espiral), y es por eso que todas las orientaciones en esta configuración cero de transmitancia.

(iii) 1A, 2B

Creo que tengo casi todo cubierto así que voy a ir un poco más enérgicamente.

• La primera QWP no hace nada para luz polarizada.
• El primer polarizador proyectos a lo largo de D.
• El segundo polarizador es también a lo largo de D, de modo que no hay ningún efecto.
• El final QWP efecto es irrelevante.

Por lo tanto, el efecto final es exactamente el mismo que el de un solo lente, a 1/2 de la intensidad.

Para el girado uno,

• La primera QWP no hace nada para luz polarizada.
• La primera polaroid proyectos a lo largo de D.
• La segunda polaroid es ahora a lo largo de Una, por lo que mata a la señal.

Esto coincide con su tercer conjunto de imágenes.

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OK, esto es una explicación cualitativa de todas las imágenes que has publicado. Esto también debe ser capaz de dar cuenta de las observaciones en un nivel intermedio de orientaciones (aunque para (ii) que probablemente va a ser un desastre). Déjame ir rápidamente a través de sus preguntas:

Dos de los "colores" que identificar son los que en realidad no. Ellos son sólo el gris que viene de dos consecutivos polarizadores, y el negro corresponde a ninguna transmisión. (Suponiendo perfecto polarizadores, por supuesto, en el mundo real no va a ser algo de menor importancia de la transmisión.)

Los otros dos colores, sin embargo, son muy interesantes. Que surgen en la situación (i), donde un cuarto de onda de la placa se intercala entre las polaroids. Aquí, sin embargo, sin una mirada más en profundidad en los cuartos placas de onda, uno sólo puede adivinar. Circularmente polarizada la luz puede ser pensado como cantidades iguales de forma horizontal y vertical de la luz polarizada, temporalmente desplazados por la mitad de un período. Un QWP retrasos uno de los componentes por esa cantidad, por lo que caen en el paso y por lo tanto hacer luz linealmente polarizada a lo largo de Una o D.

Sin embargo, hacerlo es complicado y depende de la frecuencia. El truco es tener diferentes índices de refracción para la H y la V de la luz polarizada, de modo que adquieren diferentes fases. Esto depende mucho de la luz de la frecuencia y por lo tanto su color, lo que significa que el QWP efecto de diferentes colores serán diferentes. Por tanto, los diferentes colores en la parte (i).

La respuesta corta a tu segunda pregunta es que las lentes son de dos caras. De un lado tiene un waveplate y la otra con una polaroid. Convirtiéndolos cambia radicalmente la situación.

Y, por último: ¿la polarización desempeñar un papel en estas lentes? Sí!