Polarizirano i prirodnog svjetla. polarizirano svjetlo za razliku od prirodnih

Valovi su dvije vrste. Uzdužni vibracijski perturbacija usporedno uz njihov smjer širenja. Primjer je prolaz zvuka u zraku. Poprečni valovi se sastoji od poremećaja koji su pod kutom od 90 ° u odnosu na smjer kretanja. Na primjer, val prolazi horizontalno kroz masu vode uzrokuje vertikalne vibracije na svojoj površini.

Otkriće

Niz tajanstvenih optičkih učinaka opaženih sredinom XVII stoljeća, je objasnio, kada je započeo polarizirano i prirodno svjetlo treba smatrati valni fenomen te su otkrili smjer svojih vibracija. Prvi tzv polarizacija efekt je otkrio Danski liječnik Erasmus Bartholin 1669.. Znanstvena uočeno dvolom ili dvostruku refrakciju na Islandu štapa ili kalcij (kristal oblika kalcijevog karbonata). Kada svjetlost prolazi kroz kalcit kristal ga dijeli, stvarajući dvije slike pomiču u odnosu jedni s drugima.

Newton je znao o tom fenomenu i sugerira da je možda svjetlo tjelešca imaju asimetriju ili „jednostrana”, koji bi mogao biti uzrok formiranja dvije slike. Huygens, suvremenik Newton je bio u stanju objasniti svoju teoriju dvostrukog loma elementarnih valova, ali on nije razumio pravi smisao učinak. Dvolomnim ostao misterij sve dok Thomas Young i francuski fizičar Augustin-Zhan Frenel nije sugerirao da svjetlosni valovi su transverzalni. Jednostavna ideja je dozvoljeno da objasni što polarizirana i prirodno svjetlo. To daje prirodan i nekompliciran okvir za analiziranje polarizacije učinke.

Dvostruku refrakciju je uzrokovana kombinacijom dva ortogonalna polarizacija, od kojih svaka ima svoju brzinu valova. Zbog razlika u brzini od dvije komponente imaju različite loma indeksa, pa su različito lomi kroz materijal, proizvodnju dvije slike.

Polarizirano i prirodno svjetlo: Maxwell teorija

Fresnel brzo razvila sveobuhvatni model poprečnih valova, što je dovelo do dvoloma i niz drugih optičkih efekata. Četrdeset godina kasnije, elektromagnetski Maxwellove teorije elegantno objašnjava poprečna prirodu svjetlosti.

Elektromagnetski valovi Maxwell sastoji se od magnetskih i električnih polja okomita na smjer oscilirajućih pokreta. Polja su pod kutom od 90 ° u odnosu na svaki drugi. U tom slučaju je smjer širenja magnetskih i električnih polja čine dešnjak koordinatnom sustavu. Za vala s frekvencije f i À duljine (se odnose ovisnosti λf-C), koji se kreće u pozitivnom smjeru x, polja su opisani matematički:

• E (x, t) = E ₀ cos (2 π x / λ - 2 π ft) y ^;
• B (x, t) = ₀ B cos (2 π x / λ - 2 π ft) z ^.

Jednadžbe pokazuju da su električna i magnetska polja u fazi jedni s drugima. U bilo kojem trenutku, oni istovremeno doći do svoje maksimalne vrijednosti u prostoru jednaka E ₀ i B _0. Ove amplitude nisu neovisni. Maxwellove jednadžbe pokazuju da E ₀ = CB ₀ za sve elektromagnetskih valova u vakuumu.

smjer polarizacije

U opisu orijentacije magnetskih i električnih polja svjetlosnih valova su obično samo pokazuju smjer električnog polja. Magnetsko vektorsko polje je određen zahtjev perpendikularnost polja i njihova perpendikularnost na smjer kretanja. Prirodna i linearno polarizirano svjetlo je naznačen time, da u zadnje polje osciliraju u dugotrajnu smjerovima kao kretanje vala.

Postoje i druge moguće polarizacije države. U slučaju kružnih vektora magnetskog i električnog polja rotiraju u odnosu na pravac prostiranja u konstantnom amplitudom. Eliptičnog polarizirano svjetlo u srednjem položaju između linearnih i kružnim polarizacije.

nepolariziran svjetlo

Atomi na površini grijanog niti, koje stvaraju elektromagnetsko zračenje, su, neovisno jedan o drugom. Svaki zračenje može biti približno modelirati kao vlakovima kratkog trajanja 10 ^-9 do 10 ^-8 sekunda. Elektromagnetski valovi od niti je superpozicije tih vlakova, od kojih svaka ima svoju polarizacija smjer. Količina orijentiran nasumično vlakova oblika val polarizacije vektor iz koji se brzo i neizvjesno varira. Takav val se zove nepolariziran. Svi prirodni izvori svjetlosti, uključujući i Sunce, žarulja sa žarnom niti, fluorescentnih svjetiljki i plamenu, proizvesti takav zračenja. Međutim, prirodno svjetlo često djelomično polarizirana uslijed višestrukog raspršenja i razmišljanja.

Dakle, razlika od prirodnog polariziranog svjetla sastoji se u činjenici da je u prvih oscilacija pojaviti u ravnini.

Izvori polariziranog zračenja

Polarizirano svjetlo može proizvesti kada određena prostorna orijentacija. Jedan primjer je sinkrotronsko zračenja, u kojoj visoko-energetski nabijenih čestica se kreće u magnetskom polju i emitiraju polariziranu elektromagnetski val. Postoje mnoge poznate astronomske izvori koji emitiraju prirodno polarizirane svjetlosti. To uključuje maglice, ostataka supernove, i aktivnih galaktičkih jezgara. kozmička polarizacija zračenja proučava kako bi se utvrdila svojstva svojih izvora.

POLAROID filter

Polarizirano i prirodna svjetlost su odvojeni prolazi kroz niz materijala, od kojih je najčešći je Polaroid, stvorio je američki fizičar Edwin Land. Filter se sastoji od dugih ugljikovodičnih lanaca molekula orijentiranih u jednom smjeru prema procesu toplinske obrade. Molekula selektivno apsorbiraju zračenje, električno polje je paralelno njihovu orijentaciju. Svjetlo napušta polarizator linearno polarizirane. Njegova električno polje okomito na smjer molekularne orijentacije. Polaroid je našao primjenu u mnogim područjima, uključujući i sunčane naočale i filteri koji smanjuju učinak reflektira i raspršenog svjetla.

Prirodna i polarizirano svjetlo: zakon Malus

1808., fizičar Etienne Louis Malus otkrili da svjetlo koje se reflektira od nemetalnih površina djelomično polarizirani. Opseg ovog efekta ovisi o kutu upada i indeks loma od reflektirajućih materijala. U jednoj od ekstremnim slučajevima kada je tangens kuta upada u zraku jednaka je indeks loma reflektirajuća materijala, reflektirano svjetlo postaje potpuno linearno polarizirane. Ovaj fenomen je poznat kao Brewsterovom prava (nazvana po svom pronalazaču, škotski fizičar David Brewster). Smjer polarizacije paralelno s reflektirajućom površinom. Od fluorescentna odsjaj obično javljaju nakon refleksije od horizontalnim površinama kao što su ceste i filtera za vodu se obično koriste u sunčane naočale za boravak horizontalno polarizirano svjetlo i stoga selektivno uklanjanje refleksije svjetlosti.

Rayleigh scattering

Raspršenje svjetlosti po vrlo malih objekata čije dimenzije su mnogo manje od valne duljine (tzv Rayleigh scattering po engleskom znanstveniku Lord Rayleigh), također stvara djelomični polarizaciju. Kada sunčeva svjetlost prolazi kroz Zemljinu atmosferu, on se raspršili po molekulama zraka. Zemlja i dosegne raspršene polariziranu prirodne svjetlosti. Stupanj polarizacije ovisi o raspršenja kut. Budući da je čovjek ne pravi razliku između prirodnog i polariziranom svjetlu, taj učinak obično prolazi nezapaženo. Ipak, oči mnogih kukaca reagiraju na njega, i oni koriste relativni polarizaciju raspršenog zračenja kao navigacijski alat. Normalno filter aparat koji se koristi za smanjenje pozadinskog zračenja na jakom suncu, je jednostavan linearni polarizator, koji razdvaja polarizirane svjetlosti i prirodne Rayleigh.

anizotropni materijali

Polarizacije učinci opažaju u optički anizotropne materijala (u kojem indeks loma ovisi o smjeru polarizacije), kao što pokazuju dvolom kristala, neke biološke strukture i optički aktivnih materijala. Tehnološke primjene uključuju polarizira mikroskopi, zasloni s tekućim kristalima i optičkih instrumenata koji se koriste za istraživanje materijala.