Plik polaryzacja światła Jest to zjawisko, które występuje, gdy fala elektromagnetyczna, z której składa się światło widzialne, oscyluje w preferowanym kierunku. Fala elektromagnetyczna składa się z fali elektrycznej i fali magnetycznej, obie poprzeczne do kierunku propagacji. Oscylacja magnetyczna jest równoczesna i nieodłączna od oscylacji elektrycznej i zachodzi we wzajemnie ortogonalnych kierunkach..
Światło, które emituje większość źródeł światła, takich jak Słońce czy żarówka, jest niespolaryzowane, co oznacza, że obie składowe: elektryczna i magnetyczna, oscylują we wszystkich możliwych kierunkach, chociaż zawsze prostopadle do kierunku propagacji..
Ale kiedy istnieje preferencyjny lub unikalny kierunek oscylacji elementu elektrycznego, wówczas mówimy o spolaryzowanej fali elektromagnetycznej. Ponadto, jeśli częstotliwość oscylacji mieści się w zakresie widzialnym, wówczas mówimy o świetle spolaryzowanym..
Następnie zobaczymy rodzaje polaryzacji i zjawiska fizyczne, które wytwarzają spolaryzowane światło..
Indeks artykułów
Polaryzacja liniowa występuje, gdy płaszczyzna oscylacji pola elektrycznego fali świetlnej ma jeden kierunek, prostopadły do kierunku propagacji. Ta płaszczyzna jest umownie przyjęta jako płaszczyzna polaryzacji.
Składnik magnetyczny zachowuje się tak samo: jego kierunek jest prostopadły do składowej elektrycznej fali, jest niepowtarzalny, a także prostopadły do kierunku propagacji..
Górny rysunek przedstawia liniowo spolaryzowaną falę. W przedstawionym przypadku wektor pola elektrycznego oscyluje równolegle do osi X, natomiast wektor pola magnetycznego oscyluje jednocześnie do wektora elektrycznego, ale w kierunku Y. Obie oscylacje są prostopadłe do kierunku propagacji Z..
Skośną polaryzację liniową można uzyskać w wyniku nałożenia się dwóch fal oscylujących w fazie i mających ortogonalne płaszczyzny polaryzacji, jak pokazano na poniższym rysunku, gdzie płaszczyzna oscylacji pola elektrycznego w fali świetlnej jest zaznaczona na niebiesko ..
W tym przypadku amplituda pól elektrycznych i magnetycznych fali świetlnej ma stałą wielkość, ale jej kierunek obraca się ze stałą prędkością kątową w kierunku poprzecznym do kierunku propagacji..
Dolny rysunek przedstawia rotację amplitudy pola elektrycznego (w kolorze czerwonym). Rotacja ta wynika z sumy lub superpozycji dwóch fal o tej samej amplitudzie i spolaryzowanych liniowo w płaszczyznach ortogonalnych, których różnica faz wynosi π / 2 radianów. Na poniższym rysunku przedstawiono je odpowiednio jako niebieskie i zielone fale.
Sposób matematycznego zapisu elementów x i Y pola elektrycznego fali o polaryzacja kołowa prawostronna, amplituda Eo i to rozprzestrzenia się w tym kierunku z to jest:
I = (Np ja; Hej jot; Ez k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] ja; Cos [(2π / λ) (c t - z) - π / 2] jot; 0 k)
Zamiast tego fala z polaryzacja kołowa lewoskrętna amplituda Eo który rozchodzi się w tym kierunku z jest reprezentowany przez:
I = (Np ja; Hej jot; Ez k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] ja, Cos [(2π / λ) (c t - z) + π / 2] jot, 0 k)
Zauważ, że znak jest zmieniany przez różnicę faz ćwierć fali składnika Y, w odniesieniu do części x.
Tyle na temat sprawy prawoskrętny Co leworęczny, wektor pola magnetycznego b jest powiązany z wektorem pola elektrycznego I przez iloczyn wektorowy między wektorem jednostkowym w kierunku propagacji i I, w tym współczynnik skali równy odwrotności prędkości światła:
b = (1 / c) lubz ｘ I
Polaryzacja eliptyczna jest podobna do polaryzacji kołowej, z tą różnicą, że amplituda pola obraca się, opisując elipsę zamiast koła..
Fala o polaryzacji eliptycznej to superpozycja dwóch liniowo spolaryzowanych fal w prostopadłych płaszczyznach z wyprzedzeniem lub opóźnieniem równym π / 2 radiany w fazie jednej względem drugiej, ale z dodatkiem, że amplituda pola w każdej ze składowych jest inna.
Kiedy niespolaryzowana wiązka światła uderza w powierzchnię, na przykład szkło lub powierzchnię wody, część światła zostaje odbita, a część przepuszczona. Odbita składowa jest częściowo spolaryzowana, chyba że padanie wiązki jest prostopadłe do powierzchni.
W szczególnym przypadku, gdy kąt odbitej wiązki tworzy kąt prosty z transmitowaną wiązką, odbite światło ma całkowitą polaryzację liniową, w kierunku prostopadłym do płaszczyzny padania i równolegle do powierzchni odbijającej. Kąt padania, który powoduje całkowitą polaryzację przez odbicie, jest znany jako Kąt Brewstera.
Niektóre materiały pozwalają na selektywną transmisję określonej płaszczyzny polaryzacji składowej elektrycznej fali świetlnej.
Jest to właściwość wykorzystywana do produkcji filtrów polaryzacyjnych, w których na ogół stosuje się polimer na bazie jodu, rozciągnięty do granic możliwości i wyrównany jako siatka, zagęszczona między dwoma taflami szkła..
Taki układ działa jak przewodząca siatka, która „zwiera” składową elektryczną fali wzdłuż rowków i umożliwia przejście składowych poprzecznych przez wiązkę polimerową. Przepuszczane światło jest zatem spolaryzowane w kierunku poprzecznym do prążkowia.
Umieszczając drugi filtr polaryzacyjny (zwany analizatorem) na już spolaryzowanym świetle, można uzyskać efekt migawki..
Gdy orientacja analizatora pokrywa się z płaszczyzną polaryzacji padającego światła, całe światło przechodzi, ale dla kierunku prostopadłego światło jest całkowicie wygaszone.
W położeniach pośrednich występuje częściowe przejście światła, którego natężenie zmienia się w zależności od Prawo malusów:
I = Io Cosdwa(θ).
Światło w próżni, jak wszystkie fale elektromagnetyczne, rozchodzi się z dużą prędkością do około 300 000 km / s. Ale w półprzezroczystym medium jego prędkość v to trochę mniej. Iloraz między do Y v to się nazywa współczynnik załamania światła półprzezroczystego podłoża.
W niektórych kryształach, takich jak kalcyt, współczynnik załamania światła jest inny dla każdego składnika polaryzacyjnego. Z tego powodu, gdy wiązka światła przechodzi przez szybę z dwójłomnością, jest ona rozdzielana na dwie wiązki o polaryzacji liniowej w kierunkach ortogonalnych, co weryfikuje filtr polaryzacyjno-analizatorowy..
Światło odbite od powierzchni wody morskiej lub jeziora jest częściowo spolaryzowane. Światło z błękitnego nieba, ale nie z chmur, jest częściowo spolaryzowane.
Niektóre owady lubią chrząszcz doetonia aurata odbija światło z polaryzacją kołową. Poniższy rysunek przedstawia to ciekawe zjawisko, w którym światło odbijane przez chrząszcza można obserwować sukcesywnie bez filtrów, z prawym filtrem polaryzacyjnym, a następnie z lewym filtrem polaryzacyjnym..
Dodatkowo umieszczono zwierciadło, które daje obraz o odwróconym stanie polaryzacji w stosunku do światła odbitego bezpośrednio przez chrząszcza..
Filtry polaryzacyjne są używane w fotografii do eliminowania odblasków wytwarzanych przez światło odbite od powierzchni odbijających światło, takich jak woda..
Są one również używane do eliminowania odblasków wytwarzanych przez częściowo spolaryzowane niebieskie światło nieba, dzięki czemu uzyskuje się lepszy kontrast zdjęć..
W chemii, a także w przemyśle spożywczym instrument o nazwie polarymetr, co pozwala zmierzyć stężenie pewnych substancji, które w roztworze powodują rotację kąta polaryzacji.
Na przykład, przechodząc przez światło spolaryzowane i za pomocą polarymetru, można szybko określić stężenie cukru w sokach i napojach, aby sprawdzić, czy jest ono zgodne z normami producenta i kontrolami zdrowotnymi..
Jeszcze bez komentarzy