Поляризирани и естествена светлина. поляризирана светлина за разлика от естествения

Вълните са два вида. Надлъжната вибрационна смущение успоредна на посоката на разпространение. Пример за това е преминаването на звука във въздуха. Напречни вълни състоят от смущения, които са под ъгъл от 90 ° спрямо посоката на движение. Например, вълна преминава хоризонтално през масата на вода причинява вертикални вибрации на повърхността си.

Откриването на

Редица загадъчни оптични ефекти, наблюдавани в средата на XVII век, е било обяснено, когато започна поляризирана и естествената светлина да се разглежда като явление, вълна и посоката на своите вибрации са били открити. Първият т.нар поляризация ефект е бил открит от датския лекар Еразъм Бертолинови през 1669. Scientific наблюдава двойно пречупване или двойно пречупване в Исландия греда или калций (кристална форма на калциев карбонат). Когато светлината преминава през калцит кристал го разделя, производство на две изображения са изместени един спрямо друг.

Нютон знае за това явление и подсказва, че може би леки телца имат асиметрия или "едностранно", които биха могли да бъдат причина за образуването на две изображения. Хюйгенс, съвременник на Нютон е в състояние да обясни неговата теория на двойно пречупване на елементарни вълни, но той не разбира истинското значение на ефекта. Двулъчеппречупване остава загадка, докато Томас Юнг и френския физик Огюстен-Жан ФРЕНЕЛ не се предполага, че светлинните вълни са напречно. А просто идея е позволил да обясни какво поляризирана и естествена светлина. Това осигурява естествено и без усложнения рамка за анализиране на поляризационни ефекти.

Двойното фракциониране е причинено от комбинация от две ортогонални поляризации, всяка от които е със скорост вълна. Поради разликата в скоростта на двата компонента са с различни индекси на рефракция, и затова те са по различен начин, пречупена през материала, създавайки две изображения.

Поляризирани и естествена светлина: Максуел теория

Френел бързо разработен цялостен модел на напречни вълни, които са довели до двойното лъчепречупване и редица други оптични ефекти. Четиридесет години по-късно, електромагнитната теория Максуел елегантно обяснява напречната характер на светлината.

Електромагнитните вълни Максуел съставени от магнитни и електромагнитни полета, перпендикулярно на посоката на движение колебания. Полетата са под ъгъл от 90 ° една към друга. В този случай посоката на разпространение на магнитни и електрически полета образуват дясна координатна система. За вълна с честота F и ДълЖината на дължина (те се отнасят зависимост λf = С), който се движи в положителна посока х, полетата са описани математически:

• Е (х, у) = E ₀ COS (2 х π / λ - 2 пи фута) у ^;
• В (х, у) = B ₀ COS (2 х π / λ - 2 π фута) Z ^.

Уравненията показват, че електрическите и магнитните полета са във фаза помежду си. Във всеки един момент, те едновременно постигане на максималните стойности на тези в пространство, равно на E ₀ и B _0. Тези амплитуди не са независими. уравненията на Максуел показват, че E ₀ = CB ₀ за всички електромагнитни вълни във вакуум.

посоката на поляризация

В описанието на ориентацията на магнитните и електрическите полета на светлинните вълни обикновено са само посочи посоката на електрическото поле. вектора на магнитното поле се определя от изискването за перпендикулярност полета и тяхното перпендикулярността на посоката на движение. Физически и линейно поляризирана светлина се характеризира с това, че през последното поле осцилира в дълготрайни посоки като движението на вълната.

Има и други възможни поляризационни състояния. В случай на кръгли вектори на магнитни и електрически полета се въртят по отношение на посоката на разпространение на постоянна амплитуда. Прескачайки поляризирана светлина е в междинно положение между линейни и кръгови поляризации.

неполяризирана светлина

Атомите на повърхността на нагрята жичка, които генерират електромагнитното лъчение, са, независимо един от друг. Всяка радиация може да бъде приблизително моделира като влакове с малка продължителност от 10 до 10 ^{-9 -8} секунди. Електромагнитните вълни от спиралата, е наслагване на тези влакове, всяка от които има своя собствена посока поляризация. Сума ориентирани на случаен принцип влакове форми вълна поляризация вектор на които варира бързо и неравномерно. Такава вълна се нарича неполяризирана. Всички естествени източници на светлина, включително Слънцето нажежаема лампи, флуоресцентни лампи и пламъците, произвеждат като радиация. Въпреки това, естествена светлина често частично поляризирана поради многократно разсейване и отражение.

Така, разликата от природен поляризирана светлина се състои в това, че в първите трептения случи в една равнина.

Източници на поляризирана радиация

Поляризирана светлина може да се получи, когато определя пространствената ориентация. Един пример е синхротрон радиация, в който високо енергийно заредени частици, които се движат в магнитно поле и излъчват поляризирана електромагнитна вълна. Има много известни астрономически източници, които отделят по естествен поляризирана светлина. Те включват мъглявини, свръхнови остатъци, и активните галактически ядра. космическата радиация поляризация се изучава с цел определяне на свойствата на своите източници.

поляроид филтър

Поляризирани и естествена светлина са разделени, като преминава през редица материали, най-често срещаният от които е полароидната снимка, създадена от американския физик Едвин Land. Филтърът се състои от дълги вериги въглеводородни молекули, ориентирани в една посока от процеса на топлинна обработка. Молекула селективно да абсорбират радиация, електрическото поле е успоредна на тяхната ориентация. Светлината оставяйки поляризатор е линейно поляризирана. Неговата електрическо поле, перпендикулярно на посоката на молекулярна ориентация. Polaroid е намерил приложение в много области, включително и слънчеви очила и филтри, които намаляват ефекта на отражение и разсеяна светлина.

Физически и поляризирана светлина: правото на Malus

През 1808, физика Etienne Louis Malus установено, че светлината, отразена от неметални повърхности, частично поляризирана. Степента на този ефект зависи от ъгъла на падане и индексът на пречупване отразяващ материал. В един от случаите, когато екстремни допирателната на ъгъла на падане на въздух е равна на коефициента на пречупване на отразяващ материал, отразената светлина става напълно линейно поляризирана. Това явление е известно като закон Брюстър (кръстен на своя откривател, шотландският физик Дейвид Брюстър). Посоката на поляризация успоредна на отразяващата повърхност. Тъй като флуоресцентен отблясъци обикновено се появяват след отражение от хоризонтални повърхности като пътища и водни филтри обикновено се използват в очила да остане хоризонтално поляризирана светлина и следователно селективно отстраняване на отраженията на светлина.

разсейване на електромагнитни вълни

Разсейване на светлината от много малки обекти, чиито размери са много по-малки от дължината на вълната (т.нар Rayleigh разсейване след английски учен Лорд Rayleigh), също създава частичен поляризация. Когато слънчева светлина преминава през земната атмосфера, се диспергира от въздушните молекули. Земята и достига разпръснати поляризирана естествена светлина. Степента на поляризация зависи от разсейване ъгъл. Тъй като човек не прави разлика между естествени и поляризирана светлина, този ефект обикновено остава незабелязана. Независимо от това, пред очите на много насекоми реагират на него, и те използват относителната поляризацията на разсеяна радиация като навигационна инструмент. Нормално филтър камера, която се използва за намаляване на радиационния фон при ярка слънчева светлина, е проста линейна поляризатор, който разделя поляризираната светлина и естествена Rayleigh.

анизотропни материали

Поляризация ефекти се наблюдават в оптично анизотропни материали (в което индексът на пречупване варира в зависимост от посоката на поляризация), като двойно пречупващи кристали, някои биологични структури и оптично активни материали. Технологични приложения включват поляризационни микроскопи, течни кристали и оптически инструменти, използвани за изследвания материали.