Gepolariseerde en natuurlike lig. gepolariseerde lig in teenstelling met natuurlike

Die golwe is van twee soorte. Die lengte vibrasie storing parallel met hul rigting van voortplanting. 'N Voorbeeld is die verloop van klank in die lug. Transversale golwe bestaan uit versteurings wat teen 'n hoek van 90 ° met die rigting van beweging. Byvoorbeeld, die golf verby horisontaal deur die massa van water veroorsaak vertikale vibrasies op die oppervlak.

Die ontdekking van

'N Aantal geheimsinnige optiese effekte waargeneem in die middel van die Sewentien eeu, is verduidelik, wanneer die gepolariseerde en natuurlike lig begin word beskou as 'n golf verskynsel en die rigting van sy vibrasies ontdek. Die eerste sogenaamde polarisasie effek is ontdek deur die Deense dokter Erasmus Bartholin in 1669. Wetenskaplike waargeneem dubbele refraksie of dubbelbreking in Ysland Spar of kalsium (kristal vorm van kalsiumkarbonaat). Wanneer lig deur 'n kalsiet kristal split dit, die vervaardiging van twee beelde relatief tot mekaar geskuif.

Newton weet oor hierdie verskynsel en dui daarop dat miskien lig liggaampies het asimmetrie of "eensydige", wat die oorsaak van die vorming van twee beelde kan wees. Huygens, 'n tydgenoot van Newton was in staat om sy teorie van dubbele refraksie van elementêre golwe verduidelik, maar hy het die ware betekenis van die effek nie verstaan nie. Dubbelbreking bly 'n raaisel totdat Thomas Young en die Franse fisikus Augustin-Zhan Frenel nie word voorgestel dat liggolwe is dwars. 'N eenvoudige idee het toegelaat om te verduidelik wat gepolariseerde en natuurlike lig. Dit verskaf 'n natuurlike en ongekompliseerde raamwerk vir die ontleding van polarisasie effekte.

Die dubbelbreking word veroorsaak deur 'n kombinasie van twee ortogonale polarizations, wat elkeen het sy golfsnelheid. As gevolg van die verskil in spoed van die twee komponente het verskillende refraktiewe indekse, en daarom het hulle anders gebreek deur die materiaal, die vervaardiging van twee beelde.

Gepolariseerde en natuurlike lig: Maxwell teorie

Fresnel vinnig ontwikkel 'n omvattende model van transversale golwe, wat gelei het tot die dubbelbreking en 'n aantal ander optiese effekte. Veertig jaar later, die elektromagnetiese Maxwell se teorie verduidelik elegant die dwars aard van lig.

Elektromagnetiese golwe Maxwell saamgestel uit magnetiese en elektriese velde loodreg op die rigting van ossillerende beweging. Die velde is teen 'n hoek van 90 ° met mekaar. In hierdie geval is die rigting van voortplanting van die magnetiese en elektriese velde te vorm 'n regshandige assestelsel. Vir 'n golf met die frekwensie f en die lengte λ (dit betrekking afhanklikheid λf = c), wat beweeg in die positiewe x rigting, die velde is wiskundig beskryf:

• 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 ^.

Die vergelykings toon dat die elektriese en magnetiese velde is in fase met mekaar. Op enige gegewe tyd, hulle gelyktydig hul maksimum waardes bereik in 'n ruimte gelyk aan E ₀ en B _0. Hierdie amplitudes is nie onafhanklik nie. Maxwell se vergelykings dui daarop dat E ₀ = cB ₀ vir alle elektromagnetiese golwe in vacuo.

die polarisasie rigting

In die beskrywing van die geaardheid van die magnetiese en elektriese velde van liggolwe is tipies net om die rigting van die elektriese veld. Die magneetveld vektor word bepaal deur die vereiste van loodrecht velde en hul loodrecht om die rigting van beweging. Natuurlike en lineêr gepolariseerde lig word gekenmerk deurdat in die laaste veld ossilleer in vaste rigtings as die beweging van die golf.

Daar is ook ander moontlike polarisasie state. In die geval van omsendbrief draers van die magnetiese en elektriese velde is gedraai met betrekking tot die voortplanting rigting teen 'n konstante amplitude. Elliptiese gepolariseerde lig is in 'n intermediêre posisie tussen die lineêre en sirkel polarizations.

unpolarized lig

Atome op die oppervlak van 'n verhitte filament, wat die elektromagnetiese straling te genereer, is onafhanklik van mekaar. Elke bestraling kan ongeveer gemodelleer as treine van korte duur van 10 ^-9 tot 10 ^-8 sekondes. Elektromagnetiese golwe van die filament, is 'n superposisie van hierdie treine, wat elkeen het sy eie polarisasie rigting. Bedrag lukraak georiënteerde lei vorms die golf polarisasie vektor waarvan wissel vinnig en onreëlmatige. So 'n golf is unpolarized genoem. Alle natuurlike bronne van lig, insluitend die Sun, gloeilampe, lampe en vlamme, produseer soos bestraling. Dit is egter natuurlike lig dikwels gedeeltelik gepolariseer weens verskeie verstrooiing en besinning.

So, die verskil van natuurlike gepolariseerde lig bestaan in die feit dat in die eerste ossillasies voorkom in 'n vliegtuig.

Bronne van gepolariseerde bestraling

Gepolariseerde lig kan geproduseer word wanneer die ruimtelike oriëntasie bepaal. Een voorbeeld is die synchrotron bestraling, waarin 'n hoë-energie gelaaide deeltjies beweeg in 'n magneetveld en uitstraal gepolariseerde elektromagnetiese golf. Daar is baie bekende sterrekundige bronne wat natuurlik gepolariseerde lig uitstraal. Dit sluit in newels, supernova-oorblyfsels, en aktiewe galaktiese kerne. kosmiese bestraling polarisasie bestudeer ten einde die eienskappe van sy bronne te bepaal.

polaroid filter

Gepolariseerde en natuurlike lig word geskei deur dit deur 'n aantal van die materiaal, die mees algemene van wat is die polaroid, geskep deur die Amerikaanse fisikus Edwin Land. Die filter bestaan uit lang kettings van koolwaterstofmolekule in een rigting gerig deur die hitte behandeling. Molekule om selektief te absorbeer bestraling, die elektriese veld is parallel met hul geaardheid. Die lig laat die polariseerder is lineêr gepolariseerde. Sy elektriese veld loodreg op die rigting van molekulêre oriëntasie. Polaroid het aansoek in baie velde, insluitend sonbrille en filters wat die effek van die weerkaatste en verspreide lig te verminder.

Natuurlike en gepolariseerde lig: die wet van Malus

In 1808, fisikus Etienne Louis Malus bevind dat die lig weerkaats van nie-metaal oppervlaktes, deels gepolariseerde. Die omvang van hierdie effek is afhanklik van die invalshoek en die brekingsindeks van die reflektiewe materiaal. In een van die uiterste gevalle wanneer die tangens van die hoek van voorkoms in die lug is gelyk aan die brekingsindeks van die reflektiewe materiaal, raak die weerkaatste lig heeltemal lineêr gepolariseerde. Hierdie verskynsel staan bekend as Brewster se wet (vernoem na sy ontdekker, die Skotse fisikus David Brewster). Die polarisasie rigting parallel met die weerspieëling oppervlak. Sedert fluorescent glans kom gewoonlik op weerspieëling van horisontale oppervlaktes soos paaie en water filters word algemeen gebruik in 'n sonbril om horisontaal gepolariseerde lig bly en dus selektief verwyder die refleksies van lig.

Rayleigh-verstrooiing

Lig verstrooiing deur baie klein voorwerpe waarvan die afmetings is veel kleiner as die golflengte (die sogenaamde Rayleigh-verstrooiing ná die Engelse wetenskaplike Lord Rayleigh), skep ook 'n gedeeltelike polarisasie. Wanneer sonlig gaan deur die aarde se atmosfeer, is dit versprei deur die lug molekules. Aarde en tref gestrooi gepolariseerde natuurlike lig. Die graad van polarisasie is afhanklik van verstrooiing hoek. Vandat die mens nie onderskei tussen natuurlike en gepolariseerde lig, hierdie effek gaan gewoonlik ongesiens. Tog het die oë van baie insekte te reageer op dit, en hulle gebruik die relatiewe polarisasie van die verspreide bestraling as 'n navigasie-instrument. Normale filter kamera wat gebruik word om agtergrondstraling te verminder in die helder sonlig, is 'n eenvoudige lineêre polariseerder, wat die gepolariseerde lig en natuurlike Rayleigh skei.

anisotrope materiaal

Polarisasie effekte waargeneem in die opties anisotrope materiaal (waarin die brekingsindeks wissel met die rigting van polarisasie), soos dubbelbrekende kristalle, 'n paar biologiese strukture en opties aktiewe materiaal. Tegnologiese toepassings sluit in polariserende mikroskope, vloeibare kristal vertoon en optiese instrumente wat gebruik word vir materiaal navorsing.