Polarizovanu i prirodno svjetlo. polarizirano svjetlo za razliku od prirodnih

Talasi su od dvije vrste. Uzdužni vibratorno perturbacija paralelno sa njihovom pravcu prostiranja. Primjer je prolaz zvuka u zraku. Poprečnih valova sastoje od poremećaja koji su pod uglom od 90 ° u odnosu na pravac kretanja. Na primjer, val prolazi horizontalno kroz masu vode uzrokuje vertikalnih vibracija na njegovu površinu.

Otkriće

Jedan broj misterioznih optičke efekte uočene u sredinom XVII stoljeća, je objašnjeno, kada je počelo polarizirano i prirodno svjetlo treba smatrati kao talas fenomen i otkriveni su pravac svojih vibracija. Prvi takozvani polarizacije efekt je otkrio danski liječnik Erasmus Bartholin u 1669. Naučni posmatrati dvostruko prelamanja ili birefringenciju na Islandu Spar ili kalcijum (kristalni oblik kalcijum karbonata). Kada svjetlost prolazi kroz kalcit kristal razdvaja se, proizvodeći dve slike su pomak u odnosu na drugog.

Newton znate o ovom fenomenu i ukazuje na to da je možda svjetlo zrnca imaju asimetrija ili "jednostrano", koji bi mogao biti uzrok formiranja dvije slike. Huygens, savremenik Newton je bio u mogućnosti da objasni svoju teoriju dvostrukog prelamanja elementarnih talasa, ali mu nije jasno pravo značenje efekta. Birefringenciju ostala misterija do Thomas Young i francuski fizičar Augustin-Zhan Frenel nije predložio da svjetlost valovi su poprečno. Jednostavna ideja je dozvoljeno da objasni šta polarizirani i prirodno svjetlo. Ovo pruža prirodan i jednostavan okvir za analiziranje efekata polarizacije.

Je birefringenciju je uzrokovana kombinacijom dva ortogonalna polarizacija, od kojih svaka ima svoju brzinu vala. Zbog razlike u brzini od dvije komponente imaju različite refrakcijske indeksa, pa su se različito prelama kroz materijal, proizvodi dvije slike.

Polarizovanu i prirodno svjetlo: Maxwell teorija

Fresnel brzo razvio sveobuhvatni model poprečnih valova, što je dovelo do birefringenciju i niz drugih optičke efekte. Četrdeset godina kasnije, elektromagnetska Maxwell teorija elegantno objašnjava poprečne prirode svjetlosti.

Elektromagnetskih valova Maxwell sastoji od magnetskih i električnih polja okomito na pravac osciliraju kretanja. Polja su pod uglom od 90 ° međusobno. U ovom slučaju pravcu širenja magnetskih i električnih polja formiraju dešnjaka koordinatnom sistemu. Za talas sa frekvencijom f i dužina λ (koje se odnose ovisnost λf = c), koji se kreće u pozitivnom x smjeru, polja su matematički opisati:

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

Jednadžbe pokazuju da je električna i magnetska polja su u fazi jedan s drugim. U svakom trenutku, oni su istovremeno do svoje maksimalne vrijednosti u prostoru jednaka E ₀ i B _0. Ove amplitude nisu nezavisni. Maxwellove jednadžbe pokazuju da je E ₀ = cB ₀ za sve elektromagnetskih valova u vakuumu.

smjeru polarizacije

U opisu orijentaciju magnetskih i električnih polja svjetlosti valovi su obično samo ukazuju na pravac električnog polja. Magnetsko polje vektora je određen zahtjev vertikalnost polja i njihove vertikalnost na pravac kretanja. Prirodnih i linearno polarizirano svjetlo odlikuje se da je u zadnje polje osciliraju u fiksnim pravcima kao kretanje talasa.

Postoje i druge moguće polarizacije stanja. U slučaju kružnog vektora magnetskog i električnog polja su rotirani u odnosu na pravac prostiranja na konstantne amplitude. Eliptično polarizirano svjetlo je u srednjem položaju između linearne i kružne polarizacije.

unpolarized svjetlo

Atoma na površini grijanom vlaknom, koje proizvode elektromagnetsko zračenje, su, nezavisno jedan od drugog. Svaki zračenje može biti približno modelirati kao vozovi kratkog trajanja od 10 ^-9 do 10 ^-8 sekundi. Elektromagnetski valovi iz filament, je superpozicija ovih vozova, od kojih svaki ima svoj pravac polarizacije. Iznos orijentiran nasumično trenira oblika vala polarizacija vektor koji brzo i nasumično varira. Takav val se zove unpolarized. Svi prirodni izvori svjetlosti, uključujući i Sunce, žarulje sa žarnom niti, fluorescentne lampe i plamena, proizvesti takve radijacije. Međutim, prirodno svjetlo je često djelomično polarizovana zbog višestrukih rasipanje i refleksiju.

Dakle, za razliku od prirodnih polarizirano svjetlo se sastoji u tome da je u prvih oscilacije javljaju u avion.

Izvori polarizirano zračenje

Polarizovanu svjetlost može proizvesti kada određuje prostornu orijentaciju. Jedan od primjera je sinhrotron zračenja, u kojem visoke energije nabijene čestice kreću u magnetskom polju i emituju polarizirano elektromagnetnih talasa. Postoje mnogi poznati astronomskih izvora koji emitiraju prirodno polarizirano svjetlo. To uključuje maglica, ostataka supernova i aktivne galaktičke jezgre. kosmičkog zračenja polarizacija je studirao u cilju utvrđivanja svojstva svojih izvora.

polaroid filter

Polarizovanu i prirodno svjetlo su odvojeni prolaze kroz niz materijala, od kojih su najčešći je polaroid, stvorio američki fizičar Edwin Land. Filter se sastoji od duge lance ugljikovodika molekula orijentisane u jednom pravcu procesa termičke obrade. Molekula selektivno apsorbiraju zračenje, električno polje je paralelno svoju orijentaciju. Svjetlo ostavljajući polarizator linearno polarizirani. Njegova električno polje okomito na smjer molekularne orijentacije. Polaroid je našao primjenu u mnogim poljima, uključujući i sunčane naočale i filtera koje smanjuju učinak ogleda i rasuta svjetlost.

Prirodne i polarizovana svetlost: zakon Malus

Godine 1808., fizičar Etienne Louis Malus otkrili da svjetlost reflektuje od nemetalnih površina, djelomično polarizirano. Obim ovog efekta zavisi od ugla incidencije i prelamanja indeks reflektivni materijal. U jednom od ekstremnih slučajeva kada je jednak prelamanja indeks reflektivni materijal tangens ugla incidencije u zraku, odražava svjetlost se potpuno linearno polarizirani. Ovaj fenomen je poznat kao Brewster zakon (nazvan po svom otkrio, škotski fizičar David Brewster). Pravac polarizacije paralelno odražava površinu. Od fluorescentne odsjaja obično javljaju nakon razmišljanja od horizontalnih površina kao što su putevi i filteri za vodu se obično koriste u sunčane naočale da ostanu horizontalno polarizovana svetlost i stoga selektivno uklanjanje refleksije svjetlosti.

Rayleigh scattering

Raspršenje svjetlosti vrlo malih objekata čije su dimenzije mnogo manje od valne duljine (tzv Rayleigh scattering nakon engleski naučnik Lord Rayleigh), također stvara parcijalne polarizacije. Kada sunčeva svetlost prolazi kroz Zemljinu atmosferu, on se rasuti po molekuli vazduha. Zemlju i dostiže razbacane polarizovanog prirodne svjetlosti. Stupanj polarizacije ovisi o scattering ugla. Pošto čovjek ne pravi razliku između prirodnih i polarizirano svjetlo, ovaj efekat obično prođe neprimijećeno. Ipak, očima mnogih insekata reagirati na to, i oni koriste relativne polarizacija razbacani zračenja kao navigacioni alat. Normalno filter kamera koja se koristi za smanjenje pozadinskog zračenja na jakom suncu, je jednostavna linearna polarizator, koji razdvaja polarizirano svjetlo i prirodne Rayleigh.

anizotropne materijala

Polarizacija efekti su zabilježene u optički anisotropic materijala (u kojoj je indeks prelamanja varira sa smjera polarizacije), kao što su birefringent kristala, neki bioloških struktura i optički aktivne materije. Tehnološke aplikacije uključuju polarizirajući mikroskopi, tečnih kristala i optičkih instrumenata koji se koriste za istraživanje materijala.