Поларизирана и природна светлина. поларизирана светлина за разлика од природните

Брановите се од два вида. На надолжна vibrational пертурбации паралелно со нивните насока на размножување. Пример за тоа е премин на звукот во воздухот. Напречна бранови се состои од нарушувања кои се под агол од 90 ° во однос на насоката на движење. На пример, на бранот поминува хоризонтално преку масата на вода предизвикува вертикална вибрации на неговата површина.

Откривањето на

Голем број на мистериозен оптички ефекти забележани во средината на XVII век, што беше објаснето, кога започна поларизирана и природна светлина да се смета како феномен бран и правец на вибрациите се откриени. Првиот т.н. поларизација ефект е откриен од страна на данскиот лекар Еразмо Bartholin во 1669 година. Научни забележано двојно рефракција или двојно прекршување во Исланд препирам или калциум (кристална форма на калциум карбонат). Кога светлината минува низ калцитни кристали што се дели, за производство на две слики се префрли во однос на друг.

Њутн знаете за оваа појава и укажува на тоа дека можеби светлина крвни зрнца имаат асиметрија или "едностран", што може да биде причина за формирање на две слики. Хајгенс, современик на Њутн беше во можност да се објасни неговата теорија за двојно прекршување на основните бранови, но тој не се разбере вистинското значење на ефектот. Двојно прекршување остана мистерија до Томас Јанг и францускиот физичар Augustin-Zhan Frenel не се сугерира дека светлината бранови се попречно. А едноставна идеја е дозволено да се објасни она што се поларизирани и природно светло. Ова се предвидени природен и некомплицирано рамка за анализирање на поларизација ефекти.

На двојно прекршување е предизвикана од комбинација на два ортогонални поларизација, од кои секоја има свои брзина бран. Поради разликата во брзината на двете компоненти имаат различни индекси на рефракција, и затоа тие се различно прекршувајќи се низ материјал, производство на двете слики.

Поларизирана и природна светлина: Максвел теорија

Fresnel брзо се разви сеопфатен модел на попречно бранови, што доведе до двојно прекршување и голем број на други оптички ефекти. Четириесет години подоцна, електромагнетни теорија Максвел елегантно објаснува попречно природата на светлината.

Електромагнетни бранови Максвел составен од магнетни и електрични полиња нормално на правецот на осцилирачки движење. Полињата се под агол од 90 ° до друг. Во овој случај, во насока на ширење на магнетни и електрични полиња формира десен координатен систем. За бран со фреквенција f и λ должината (тие се однесуваат на зависноста λf = c), која се движи во позитивен x насока, на полиња се опишани математички:

• 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 ^.

Равенки покажуваат дека на електрични и магнетни полиња се во фаза на едни со други. Во било кое дадено време, тие истовремено го достигнуваат својот максимум вредности во простор еднаков на ₀ Е и Б _0. Овие амплитуди не се независни. Максвеловите равенки се открие дека E ₀ Cb = ₀ за сите електромагнетни бранови во вакуум.

насока на поларизација

Во описот на ориентацијата на магнетни и електрични полиња на светлината бранови се обично само се покаже насоката на електричното поле. вектор на магнетното поле се утврдува од страна на барање на perpendicularity полиња и нивните perpendicularity на насоката на движење. Природни и линеарно поларизирана светлина се карактеризира со тоа што во последните поле осцилира во основни насоки како движењето на бранот.

Постојат и други можни поларизација држави. Во случај на кружни вектори на магнетни и електрични полиња се ротира во однос на правецот на ширење на константна амплитуда. Elliptically поларизирана светлина е во средна положба помеѓу линеарна и кружни поларизација.

unpolarized светлина

Атоми на површината на загреан влакно, кој генерира електромагнетно зрачење, се, независно еден од друг. Секој зрачење може да биде околу моделиран како возови на краток рок на траење од 10 ^{-9 -8} до 10 секунди. Електромагнетни бранови од влакно, е суперпозиција на овие возови, од кои секоја има свој правец поларизација. Големина ориентирана случајно возови форми бран поларизација вектор на која варира брзо и неконтролирано. Таквиот бран се нарекува unpolarized. Сите природни извори на светлина, вклучувајќи го и Сонцето, лампи, флуоресцентни светилки и пламен, производство, како зрачење. Сепак, природна светлина често делумно поларизирана се должи на повеќе расипување и рефлексија.

Така, разликата од природни поларизирана светлина се состои во фактот дека во првиот осцилации се случи во авион.

Извори на поларизирани зрачење

Поларизирана светлина може да се произведува кога е утврдено просторната ориентација. Еден пример е Synchrotron зрачење, во која високо-енергетски честички се движат во магнетно поле и испуштаат поларизирана електромагнетни бранови. Постојат многу познати астрономски извори кои емитуваат природно поларизирана светлина. Тие вклучуваат маглини, супернова остатоци, како и активни галактички јадра. космичкото зрачење поларизација се изучува со цел да се утврди карактеристиките на изворите.

Polaroid филтер

Поларизирана и природна светлина се одделени со кој поминува низ голем број на материјали, најчестиот на која е Polaroid, создадена од страна на американски физичар Едвин земјиште. На филтерот се состои од долги синџири на јаглеводород молекули ориентирани во една насока од страна на процесот на термичка обработка. Молекула селективно да апсорбираат зрачење, електричното поле е паралелно со нивната ориентација. Светлината напуштање на поларизатор е линеарно поларизиран. Нејзините електрично поле нормално на правецот на молекуларна ориентација. Polaroid најде примена во многу области, како очила за сонце и филтри кои го намалуваат ефектот на што се гледа и расфрлани светлина.

Природни и поларизирана светлина: Законот на Malus

Во 1808 година, физичар Етјен Луис Malus откриле дека светлината се гледа од неметални површини, делумно поларизирана. Степенот на овој ефект зависи од аголот на инциденцата и индексот на рефракција рефлективен материјал. Во една од екстремни случаи кога тангенсот од аголот на инциденца во воздухот е еднаква на индекс на рефракција на рефлективен материјал, рефлектираната светлина станува сосема линеарно поларизиран. Овој феномен е познат како закон е Brewster (именувана по нејзиниот откривач, шкотскиот физичар Давид Брустер). насока на поларизација паралелно на рефлектирачката површина. Од флуоресцентни сјајот обично се јавуваат во рефлексијата од хоризонтални површини како што се патишта и филтри за вода се користат во очила за сонце да остане хоризонтално поларизираната светлина и со тоа селективно отстранување на рефлексиите на светлината.

Rayleigh расејување

Светлина расејување на мали предмети, чии димензии се многу помали од брановата должина (т.н. Rayleigh расејување по англискиот научник Господ Rayleigh), исто така, создава делумна поларизација. Кога сончевата светлина поминува низ атмосферата на Земјата, тоа е растурена од молекулите на воздухот. Земјата и достигнува расфрлани поларизирани природна светлина. Степенот на поларизација е зависна од расипување агол. Бидејќи човекот не прави разлика помеѓу природни и поларизирана светлина, овој ефект обично оди незабележано. Сепак, очите на голем број инсекти реагираат на него, и тие ги користат во однос поларизација на расфрлани зрачење како алатка за навигација. Нормално филтер камера која се користи за намалување на радијација во светли сончева светлина, е едноставна линеарна поларизатор, кој го одвојува поларизирана светлина и природна Rayleigh.

анизотропски материјали

Поларизација ефекти се забележани во оптички анизотропски материјали (во кои индекс на рефракција варира со насоката на поларизација), како што бирефригентни кристали, некои биолошки структури и оптички активна материјали. Технолошки апликации вклучуваат поларизирана микроскоп, течни кристали прикажува и оптички инструменти се користат за истражување материјали.