Susiskaldęs ir natūralios šviesos. poliarizuota šviesa skirtingai natūralus

Bangos yra dviejų rūšių. Išilginė vibracinis pasipiktinimas lygiagrečiai jų sklidimo kryptį. Pavyzdys yra garso ištrauka orą. Skersinės bangos susideda iš sutrikimų, kurie yra bent 90 ° kampu į judėjimo krypties. Pavyzdžiui, bangos kelias horizontaliai per vandens masės sukelia vertikaliąją vibraciją jo paviršiaus.

Atradimų

Iš paslaptingų optinių poveikių XVII amžiaus viduryje numeris buvo paaiškinta, kai poliarizuota ir natūrali šviesa pradėjo būti laikomas bangų reiškinio ir jo vibracijos kryptis atrado. Pirmasis vadinamoji poliarizacija efektas buvo atrastas Danijos gydytojo Erasmus Bartholin 1669. Mokslo pastebėta dvigubą refrakcijos arba birefringence Islandijoje Špats arba kalcio (kristalinės formos kalcio karbonato). Kai šviesa eina per kalcito kristalai skyla jį, gaminti du vaizdai perėjo vienas kito atžvilgiu.

Niutonas žinoti apie šį reiškinį ir rodo, kad galbūt šviesos eritrocitų turi asimetrija arba "vienpusis", kad galėtų būti iš dviejų vaizdų formavimo priežastis. Huygens ", moderni Niutonas galėjo paaiškinti savo teoriją dvigubo lūžio elementarių bangų, bet jis nesuprato prasmę poveikio. Birefringence liko paslaptis, kol Thomas Young ir prancūzų fizikas Augustin-Žano Frenel nėra siūloma, kad šviesos bangos yra skersinės. Paprastas idėja leido paaiškinti, ką poliarizuota ir natūralus apšvietimas. Tai suteikė gamtos ir nesudėtingą pagrindą analizuoti poliarizacijos poveikį.

Birefringence sukelia dvi viena kitai statmenos poliarizacijos, kurių kiekvienas turi savo bangos greičio derinys. Dėl greičio iš dviejų komponentų skirtumas turi skirtingus lūžio rodiklius, ir todėl jie skirtingai refracted per medžiaga, gaminant du vaizdus.

Susiskaldęs ir natūrali šviesa: Maksvelo teorija

Frenelio greitai parengė išsamų modelį skersinių bangų, kuri atvedė prie dvejopą spindulių lūžimą ir kitų optinių reiškinių skaičiaus. Keturiasdešimt metų, elektromagnetinio Maksvelo teorija elegantiškai paaiškina skersinį pobūdį šviesos.

Elektromagnetinių bangų Maksvelo sudarytas iš magnetinių ir elektrinių laukų, statmenomis rezonansinio judėjimo kryptį. Laukai yra bent iš 90 ° kampu vienas kito atžvilgiu. Šiuo atveju sklidimo magnetinių ir elektrinių laukų kryptis sudaro dešiniarankiams koordinačių sistemą. Dėl banga su dažnio f ir ilgio λ (jie yra susiję priklausomybę λf = C), kuris juda į teigiamą x kryptimi, laukai yra aprašyti matematiškai:

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

Lygtis rodo, kad elektros ir magnetiniai laukai yra fazės tarpusavyje. Bet kuriuo metu, jie tuo pačiu metu pasiekti savo didžiausią vertes erdvėje lygi E ₀ ir B _0. Šie amplitudės nėra nepriklausomi. Maksvelo lygtys rodo, kad e ₀ = CB ₀ visų elektromagnetinių bangų vakuume.

poliarizacijos krypties

Atsižvelgiant į magnetinių ir elektrinių laukų šviesos bangų orientacijos aprašymas paprastai tik rodo elektrinio lauko kryptį. Magnetinis laukas vektorius yra nustatomas pagal Pionowość srityse reikalavimo ir jų statmenumo judėjimo krypčiai kryptimi. Natūralus ir tiesiškai poliarizuota šviesa yra besiskiriantis tuo, kad per pastarąjį lauko svyruoti fiksuoto kaip kryptimis bangos judėjimo.

Yra ir kitų galimų poliarizacijos būsenos. Apskritąja vektorių magnetinių ir elektrinių laukų atveju yra pasukama sklidimo krypties amplitudė pastovi. Elipsiškai poliarizuota šviesa yra tarpinėje padėtyje tarp linijinių ir apskrito poliarizacijos.

unpolarized šviesos

Atomai šildomo gijos paviršiaus, kuris generuoja elektromagnetinę spinduliuotę, yra, nepriklausomai vienas nuo kito. Kiekviena spinduliavimas gali būti maždaug modeliuojama kaip traukinių trumpos trukmės 10 ^-9 iki 10 ^-8 sekundžių. Elektromagnetinių bangų iš gijų, yra iš šių traukiniuose, iš kurių kiekvienas turi savo poliarizacijos kryptį superpozicija. orientuota atsitiktinai suma treniruojasi formas bangų poliarizacijos vektorius iš kurių greitai ir nepastoviai skiriasi. Toks bangos yra vadinamas unpolarized. Visi natūralūs šviesos šaltiniai, įskaitant Saulę, kaitinamųjų lempų, fluorescencinių lempų ir liepsnos, gaminti tokį spinduliavimą. Tačiau natūrali šviesa dažnai iš dalies poliarizuota dėl kelių sklaidos ir atspindys.

Tokiu būdu, skirtumas iš natūralaus poliarizuotoje šviesoje sudaro tai, kad per pirmuosius svyravimų atsirasti plokštumoje.

Šaltiniai poliarizuota spinduliuotės

Poliarizuota šviesa gali būti gaminamas, kai nustatomas erdvinis orientacijos. Vienas iš pavyzdžių yra sinchrotroninį spinduliavimą, kuriame didelės energijos dalelės juda magnetinio lauko ir išmeta poliarizuotą elektromagnetines bangas. Yra daug gerai žinomų astronomijos šaltinių, išmetančių natūraliai poliarizuotą šviesą. Tai apima dangaus kūnus, supernovų liekanas ir Aktyvioji galaktika. kosminė spinduliuotė poliarizacija yra tiriamas tam, kad nustatyti savo šaltinių savybes.

POLAROID filtras

Susiskaldęs ir natūrali šviesa atskiriami išgyvena medžiagų skaičių, dažniausiai iš kurių yra Polaroid, sukurta amerikiečių fizikas Edwin Land. Filtras susideda iš ilgų grandinių angliavandenilių molekulių orientuotų viena kryptimi terminio apdorojimo proceso. Molekule, siekiant selektyviai sugeria spinduliuotę, elektros laukas yra lygiagreti jų orientacijos. Pasišalinanti poliarizuotos šviesos šviesa tiesiškai poliarizuotą. Jo elektrinis laukas statmena molekulinės orientacijos kryptimi. POLAROID rado taikymą daugelyje sričių, įskaitant akinius nuo saulės ir filtrai, kurie sumažina atspindėtos ir išsklaidytos šviesos efektą.

Gamtos ir poliarizuota šviesa: iš Malus teisė

1808, fizikas Etienne Louis Malus nustatė, kad šviesa, atspindėta nuo nemetalinių paviršių, iš dalies poliarizuota. Šio poveikio mastas priklauso nuo kritimo kampo ir refrakcijos indekso šviesą atspindinčios medžiagos. Viename iš kraštutiniais atvejais, kai apie sergamumo lygį ore kampu liestinė yra lygus lūžio rodiklio šviesą atspindinčios medžiagos, atspindėtos šviesos tampa visiškai tiesiškai poliarizuota. Šis reiškinys yra žinomas kaip Brewster įstatymą (pavadintas po jo atradėjas, Škotijos fizikas David Brewster). Poliarizacijos kryptis, lygiagreti atspindinčio paviršiaus. Nuo fluorescencinė akinimo paprastai atsiranda ant atspindžio nuo horizontalių paviršių, tokių kaip keliai ir vandens filtrai yra plačiai naudojami akiniai nuo saulės likti horizontaliai poliarizuota šviesa ir todėl selektyviai pašalinti šviesos atspindžių.

Rayleigh

Šviesos sklaida labai mažas daiktų, kurių matmenys yra daug mažesni nei bangos (vadinamasis Rayleigh po anglų mokslininkas Lord Rayleigh), taip pat sukuria dalinį poliarizaciją. Kai saulės spinduliai eina per žemės atmosferos, ji yra padrika oro molekulių. Žemė ir pasiekia išsibarstę poliarizuotą natūralios šviesos. Poliarizacijos laipsnis yra priklausoma nuo sklaidos kampas. Kadangi žmogus neskirsto gamtos ir poliarizuota šviesa, šis poveikis paprastai nepastebima. Nepaisant to, daugelio vabzdžių akys reaguoja į jį, ir jie naudoja santykinį poliarizaciją išsibarsčiusios radiacijos kaip navigacijos priemonė. Normalus filtras kamera, kuri yra naudojama siekiant sumažinti foninę spinduliuotę ryškioje saulės šviesoje, yra paprastas tiesinis Polarizer, kuris atskiria poliarizuotą šviesą ir natūralų Relėjaus.

anizotropinių medžiagos

Poliarizacijos poveikiai yra stebimi per optiškai anizotropinių medžiagų (į kurias lūžio rodiklio kinta priklausomai nuo poliarizacijos krypties), pavyzdžiui, dvigubo šviesos lūžio rodiklio kristalai, kai biologines struktūras ir optiškai aktyvių medžiagų. Technologiniai programos apima poliarizacinius mikroskopai, skystųjų kristalų ekranų ir optinių prietaisų, naudojamų medžiagų tyrimus.