TvorenieVeda

Polarizované a prirodzené svetlo. polarizované svetlo na rozdiel od zemného

Vlny sú dvojakého druhu. Pozdĺžna vibračné poruchové rovnobežne so smerom ich šírenie. Príkladom je priechod zvuku vo vzduchu. Priečne vlny pozostávajú z porúch, ktoré sú pod uhlom 90 ° k smeru pohybu. Napríklad vlna prechádzajúca horizontálne skrz množstvo vody spôsobí vertikálne vibrácie na jeho povrchu.

objav

Rad záhadné optických účinkov pozorovaných v polovici XVII storočia, bolo vysvetlené, keď sa začala polarizované a prirodzené svetlo, ktoré majú byť považované za vlny javu a smer jeho vibrácií boli objavené. Prvý takzvaný polarizačný efekt bol objavený dánsky lekár Erasmus Bartholin v roku 1669. Vedecké pozorované dvojlom alebo dvojlom na Islande nosníku alebo vápenatý (kryštalickej uhličitanu vápenatého). Keď svetlo prechádza vápencovom kryštálu rozdeľuje ho produkovať dva obrazy sú posunuté voči sebe navzájom.

Newton vedieť o tomto jave, a naznačuje, že možno ľahké čiastočky majú asymetriu alebo "jednostranné", ktoré by mohli byť príčinou vzniku dvoch obrazov. Huygens, súčasník Newton bol schopný vysvetliť jeho teóriu dvojitého lomu elementárnych vĺn, ale nechápal pravý význam tohto efektu. Dvojlom zostal tajomstvom až do Thomas Young a francúzsky fyzik Augustin-Zhan Frenel nie je navrhol, že svetelné vlny sú priečne. Jednoduchý nápad nechá vysvetliť, čo polarizované a prirodzené svetlo. To za predpokladu, prirodzenú a nekomplikované rámec pre analýzu polarizačné efekty.

Dvojlom je spôsobený kombináciou dvoch kolmých polarizáciou, z ktorých každý má svoju rýchlosť vĺn. Vzhľadom na rozdiel v rýchlosti z dvoch zložiek majú rôzne indexy lomu, a preto sú rôzne láme skrz materiál, produkovať dva obrazy.

Polarizované a prirodzené svetlo: teória Maxwell

Fresnel sa rýchlo vyvinula komplexný model priečnych vĺn, čo viedlo k dvojlomu a rad ďalších optických efektov. O štyridsať rokov neskôr, elektromagnetického Maxwellova teória elegantne vysvetľuje priečnou povahu svetla.

Elektromagnetické vlny Maxwell skladá z magnetického a elektrického poľa kolmo na smer kmitavého pohybu. Polia sú v uhle 90 ° voči sebe. V tomto prípade je smer šírenia z magnetického a elektrického poľa tvoria pravotočivý systém súradníc. Pre vlny s frekvenciou f a dĺžky lambda (sa vzťahujú závislosť λf = C), ktorá sa pohybuje v pozitívnom smere x, polia sú opísané matematicky:

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

Rovnica ukazujú, že elektrické a magnetické polia sú vo fáze so sebou. V každom okamihu, sa súčasne dosiahne svoje maximálne hodnoty v priestore, ktorá sa rovná 0 E a B 0. Tieto amplitúdy nie sú nezávislé. Maxwellove rovnice vyplýva, že E = 0 CB 0 pre všetky elektromagnetické vlny vo vákuu.

smer polarizácie

V popise orientáciu magnetického a elektrického poľa svetelné vlny sú obvykle iba indikujú smer elektrického poľa. Vektor magnetické pole je určená požiadavkou kolmosti polí a ich kolmosti k smeru pohybu. Prírodné a lineárne polarizované svetlo sa vyznačuje tým, že v poslednej poľa oscilujú v pevných smeroch pohybu vlny.

Existujú aj ďalšie možné polarizačný stavy. V prípade kruhových vektorov magnetického a elektrického poľa sú pootočené vzhľadom na smer šírenia pri konštantnej amplitúde. Elipticky polarizované svetlo je v medzistanici polohe medzi lineárne a kruhové polarizácie.

nepolarizované svetlo

Atómy na povrchu vyhrievaného vlákna, ktoré vytvárajú elektromagnetické žiarenie, sú, nezávisle na sebe. Každý žiarenie môže byť približne modelovaný ako vlaky krátke trvanie 10 -9 až 10 ~ 8 sekúnd. Elektromagnetické vlny z vlákna, je superpozíciou týchto vlakov, z ktorých každý má svoj vlastný smer polarizácie. Množstvo orientovaná náhodne vlaky formy vlny polarizácia vektor, ktorý rýchlo a nepravidelne sa mení. Takéto vlny sa nazýva nepolarizované. Všetky prírodné zdroje svetla, vrátane Slnka, žiarovky, žiarivky a plameňov, produkovať taký žiarenia. Avšak, prirodzené svetlo je často čiastočne polarizované v dôsledku viacnásobného rozptylu a odrazu.

To znamená, že rozdiel od prirodzeného polarizovaného svetla spočíva v tom, že v prvých oscilácií nastať v jednej rovine.

Zdroje polarizovaného žiarenia

Polarizované svetlo môže byť vyrobený, keď je priestorová orientácia určené. Jedným z príkladov je synchrotónové žiarenia, v ktorom o vysokej energii nabité častice pohybujúce sa v magnetickom poli a vydávajú polarizované elektromagnetické vlny. Existuje mnoho známych astronomické zdroje, ktoré emitujú prirodzene polarizované svetlo. Patrí medzi ne hmloviny, supernov zvyšky, a aktívnych galaktických jadier. kozmické žiarenie polarizácia je študovaný za účelom zistenia vlastností svojich zdrojov.

polaroid filter

Polarizované a prirodzené svetlo sú oddelené priechodom radom materiálov, z ktorých najčastejšia je POLAROID, vytvorený americký fyzik Edwin Land. Filter sa skladá z dlhých reťazcov uhľovodíkových molekúl orientovaných v jednom smere v procese tepelného spracovania. Molekula selektívne absorbuje žiarenie, je elektrické pole rovnobežné s ich orientáciu. Svetlo opúšťa polarizátor je lineárne polarizované. Jeho elektrické pole kolmo k smeru molekulárnej orientácie. Polaroid našiel uplatnenie v mnohých oblastiach, vrátane slnečných okuliarov a filtre, ktoré znižujú efekt odrazeného a rozptýleného svetla.

Prirodzené a polarizované svetlo: právo Malus

V roku 1808, fyzik Etienne Louis Malus zistené, že svetlo odrazené od nekovových povrchov, čiastočne polarizované. Rozsah tohto účinku závisí od uhla dopadu a indexu lomu reflexného materiálu. V jednom z krajných prípadoch, kedy je tangens uhla dopadu na vzduchu sa rovná indexu lomu reflexného materiálu, odrazené svetlo sa úplne lineárne polarizované. Tento jav je známy ako Brewster zákona (pomenované po svojom objaviteľovi, škótsky fyzik David Brewster). Smer polarizácie rovnobežná s odraznou plochou. Vzhľadom k tomu, fluorescenčné oslnenia sa zvyčajne vyskytujú pri odraze od vodorovnej plochy, ako sú cesty a vodných filtrov sa bežne používajú v okuliaroch zostať vodorovne polarizované svetlo, a preto selektívne odstrániť odrazy svetla.

Rayleighov rozptyl

Rozptyl svetla veľmi malých objektov, ktorých rozmery sú oveľa menšie ako vlnová dĺžka (tzv Rayleighov rozptyl po anglický vedec Lord Rayleigh), tiež vytvára čiastočnú polarizáciu. Ak slnečné svetlo prechádza zemskej atmosféry, je rozptýlený molekúl vzduchu. Krajina a dosahuje rozptýlené polarizované prirodzené svetlo. Stupeň polarizácie je závislý na uhle rozptylu. Vzhľadom k tomu človek nerozlišuje medzi prirodzeným a polarizovaného svetla, tento účinok väčšinou bez povšimnutia. Avšak, oči mnohých druhov hmyzu reagujú na neho, a oni používajú relatívnej polarizáciu rozptýleného žiarenia ako navigačný nástroj. Normálne filter fotoaparát, ktorý sa používa na zníženie žiarenia na pozadí za jasného slnečného svetla, je jednoduchá lineárny polarizátor, ktorý oddeľuje polarizované svetlo a prírodné Rayleigh.

anizotropné materiály

Polarizačné účinky sú pozorované v opticky anizotropných látok (v ktorom index lomu sa mení v závislosti od smeru polarizácie), ako sú napríklad kryštály, dvojlomných niektorých biologických štruktúr a opticky aktívnych materiálov. Technologické aplikácie zahŕňajú polarizačné mikroskopy, displeja z tekutých kryštálov a optické prístroje používané pre materiálový výskum.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 sk.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.