לוחית גל – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה

→ העריכה הקודמת העריכה הבאה ←

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

חזותיקוד ויקי

בשורה

גרסה מ־18:26, 27 ביולי 2024

שגיאות פרמטריות בתבנית:בעבודה
פרמטרים ריקים [ 1 ] לא מופיעים בהגדרת התבנית

שגיאות פרמטריות בתבנית:מקורות
פרמטרי חובה [ נושא ] חסרים

לוחית חצי-גל. אור מקוטב קווית נכנס ללוחית הגל וניתן לחשוב עליו כמורכב משני גלים: גל בקיטוב מקביל לציר האופטי (בירוק), וגל המקוטב בניצב לציר האופטי (בכחול). בתוך הלוחית, הגל בעל הקיטוב המקביל מתקדם לאט יותר מהגל עם הקיטוב הניצב. בקצה הרחוק של הלוחית, הגל בעל הקיטוב המקביל נמצא במופע של חצי אורך גל אחרי הגל עם הקיטוב הניצב, והקיטוב של הגל במוצא (באדום) הוא בניצב לקיטוב הגל הנכנס.

לוחית גל (באנגלית: Wave plate) שנקראת גם Retarder היא אלמנט אופטי המשנה את הקיטוב של גל האור העובר בתוכו.

עקרון הפעולה

בשימוש באור בלתי מקוטב, לוחית גל מתפקדת כחלון פשוט, דהיינו כאלמנט אופטי שטוח דרכו עובר אור ללא שינוי מהותי.^[1] כאשר האור מקוטב, לוחית הגל משנה את המופע (פאזה) בין רכיבי הקיטוב של הגל מבלי להנחית את עוצמתו או לשנות את כיוונו.^[1]

לוחית גל בדרך כלל מורכבת מגביש עם שבירה כפולה (Birefringence) שעוביו והאוריינטציה שלו במרחב נבחרו היטב להשגת התוצאה הרצויה. הגביש נחתך כך שהציר האופטי שלו מקביל למשטח של הלוחית. הציר האופטי נקרא גם הציר הבלתי רגיל, בהיותו הציר בעל מקדם השבירה הבלתי-רגיל, ונהוג לסמן מקדם שבירה זה כ־n_e. מקדם השבירה בציר הניצב מסומן n_o, ונקרא מקדם שבירה רגיל. בחומר בעל שבירה כפולה, מקדמי השבירה הללו שונים זה מזה. כיוון שמקדם השבירה פרופורציונלי להופכי של מהירות התקדמות האור בתווך, הציר בעל מקדם השבירה הנמוך יותר, בו האור מתקדם מהר יותר בתווך, נקרא הציר המהיר, ובהתאמה הציר בעל מקדם השבירה הגבוה יותר נקרא הציר האיטי.^[2] הפרש המהירות הזה גורם לרכיבי הגל המקוטבים לאורך כל אחד משני הצירים להתקדם במהירות שונה במעבר דרך לוחית הגל, דבר היוצר הפרש מופע בין הקיטובים.^[2]

כאשר מקדם השבירה הבלתי-רגיל קטן יותר ממקדם השבירה הרגיל, כמו בקלציט, הציר הבלתי-רגיל נקרא "הציר המהיר" והכיוון המאונך לו (שנמצא על מישור משטח הלוחית) נקרא "הציר האיטי".

אור מקוטב הנכנס ללוחית הגל ייצא במצב קיטוב התלוי בעובי הגביש ובקיטוב ההתחלתי. הפרש הפאזה (רטרדציה) בין שני רכיבי הקיטוב מסומן כ- $\Gamma$ , וקשור להפרש בין מקדמי השבירה Δn, לעובי הגביש L ולאורך הגל λ לפי הנוסחה הבאה:^[2]

$\Gamma ={\frac {2\pi \,\Delta n\,L}{\lambda }}\quad \quad {\biggl (}\Delta n\equiv n_{e}-n_{o}{\biggr )}$

לוחיות גל נפוצות

הסוגים הנפוצים ביותר הם לוחית-חצי גל ולוחית רבע-גל.^[2] לוחית חצי-גל מעכבת את הפאזה של אחד הקיטובים בחצי אורך גל (180 מעלות) בהשוואה לקיטוב השני. לוחית גל כזו משמשת בדרך כלל לשינוי זווית הקיטוב של אור מקוטב ליניארית.^[2] שימוש נוסף הוא, אם מציבים אותה על מחזיק שמאפשר את סיבובה בין מקטבים ניצבים, מקבלים מנחת עצמה ניתן לשליטה.^[2]

לוחית רבע-גל יוצרת הבדל פאזה של רבע אורך גל ויכולה לשנות אור מקוטב ליניארית לקיטוב מעגלי ולהפך. זה נעשה על ידי התאמת מישור הפגיעה כך שהקרן הפוגעת יוצרת זווית של 45 מעלות עם הציר המהיר. כך מתקבל אור עם קיטובים בציר הרגיל ובציר הבלתי-רגיל בעלי אותה משרעת.

לוחיות גל, וכן מקטבים, ניתן לתאר באמצעות חשבון מטריצות ג'ונס (אנ'), שמתאר קיטובים על ידי וקטורים, ואלמנטים אופטיים המשפיעים ליניארית על הקיטוב (כמו לוחיות גל ומקטבים) - באמצעות מטריצות.

בגלל נפיצה (דיספרסיה), הפרש המופע (פאזה) שיוצרת לוחית גל תלוי באורך הגל של האור הנכנס. כתוצאה מכך, לוחיות גל פועלות לפי התכנון רק עבור טווח מסוים של אורכי גל ולעיתים עבור אורך גל מסוים אחד בלבד. ניתן למזער את הנפיצה על ידי הצבת שתי לוחיות גל בעלות עובי שונה במקצת, בצמוד זו לזו, כך שהציר המהיר של האחת מקביל לציר האיטי של השנייה. בתצורה זו, הפאזה היחסית יכולה להיות, למשל עבור לוחיות חצי-גל, כחצי אורך גל במקום חצי אורך גל ועוד מספר שלם. תכנון זה נקרא לוחית גל מסדר אפס. כמו עדשות, ניתן לעצב לוחיות גל א-כרומטיות על ידי שילוב חומרים עם יחס נפיצה שונה.

עבור לוחית גל יחידה, שינוי אורך הגל גורם לשגיאה ליניארית בפאזה. הטיה של הלוחית בזווית מסוימת יוצרת שינוי של אחד חלקי קוסינוס הזווית בדרך האופטית ומשנה בסדר שני (ריבועי) את הפאזה. עבור הקיטוב בציר הבלתי-רגיל, הטיה משנה גם את מקדם השבירה ומערבבת עם מקדם השבירה הרגיל (על ידי קוסינוס) כך שבשילוב עם הדרך האופטית, השינוי בפאזה עבור האור המקוטב בכיוון הבלתי-רגיל הוא אפס.

עבור פאזה שאיננה תלויה בקיטוב בסדר אפס, דרושה לוחית גל בעובי אורך גל אחד. עבור קלציט, מקדם השבירה משתנה רק במקום הראשון אחרי הנקודה העשרונית, כך שלוחית גל מסדר אפס היא עבה פי עשרה מאורך גל אחד. עבור קוורץ ומגנזיום פלואוריד, מקדם השבירה משתנה במקום השני אחרי הנקודה העשרונית ולוחיות גל מסדר אפס נפוצות עבור אורך גל בסדר גודל של מיקרון אחד.

ראו גם

לקריאה נוספת

קיטוב קרינה אלקטרומגנטית באתר מכון ויצמן למדע, מאת רמי אריאלי
הסבר של עקרונות הפעולה של לוחיות גל הכולל גם מדריך רכש, 2020, מאת Xavier ZAMBRANA-PUYALTO (באנגלית).

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא לוחית גל בוויקישיתוף

^ ¹ ² Understanding Waveplates and Retarders, www.edmundoptics.com (באנגלית)
^ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ Choosing a Wave Plate, www.thorlabs.com (באנגלית)

[:0-1] ¹ ² Understanding Waveplates and Retarders, www.edmundoptics.com (באנגלית)

[:1-2] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ Choosing a Wave Plate, www.thorlabs.com (באנגלית)

[1]

[2]

@@ שורה 39: / שורה 39: @@
 * [https://stwww1.weizmann.ac.il/lasers/?p=2472 קיטוב קרינה אלקטרומגנטית] באתר מכון ויצמן למדע, מאת רמי אריאלי
+* [https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2020/05/photon2020104p53.pdf הסבר של עקרונות הפעולה של לוחיות גל הכולל גם מדריך רכש], 2020, מאת Xavier ZAMBRANA-PUYALTO (באנגלית).
 ==קישורים חיצוניים==

	הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
	אם הערך לא נערך במשך שבוע ניתן להסיר את התבנית ולערוך אותו, אך לפני כן רצוי להזכיר את התבנית למשתמש שהניח אותה, באמצעות הודעה בדף שיחתו.	שיחה

הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
אם הערך לא נערך במשך שבוע ניתן להסיר את התבנית ולערוך אותו, אך לפני כן רצוי להזכיר את התבנית למשתמש שהניח אותה, באמצעות הודעה בדף שיחתו.

	ערך מחפש מקורות
	רובו של ערך זה אינו כולל מקורות או הערות שוליים, וככל הנראה, הקיימים אינם מספקים. אנא עזרו לשפר את אמינות הערך באמצעות הבאת מקורות לדברים ושילובם בגוף הערך בצורת קישורים חיצוניים והערות שוליים. אם אתם סבורים כי ניתן להסיר את התבנית, ניתן לציין זאת בדף השיחה.