KAS YRA POLIARIZUOTA ŠVIESA? - FIZINIS - 2025

Poliarizuota šviesa yra elektromagnetinė spinduliuotė vibruojančio vienoje plokštumoje, statmenoje sklidimo krypties. Vibracija plokštumoje reiškia, kad šviesos bangos elektrinio lauko vektorius svyruoja lygiagrečiai dviejų stačiakampių komponentų erdvei, kaip tai yra xy poliarizacijos plokštumos atveju.

Natūrali arba dirbtinė šviesa yra elektromagnetinės spinduliuotės banga, kurios elektriniai laukai juda atsitiktinai visose plokštumose, statmenose sklidimo krypčiai. Kai vienoje plokštumoje gali svyruoti tik dalis radiacijos, sakoma, kad šviesa yra poliarizuota.

Vertikaliai poliarizuotos šviesos bangos plokštumoje, nes nepoliarizuotos šviesos bangos daro įtaką poliarizacijos grotelėms. Autorius: Bobas Melishas (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) „Wikimedia Commons“

Vienas būdas gauti poliarizuotą šviesą yra užfiksuoti šviesos spindulį ant poliarizuojančio filtro, kurį sudaro polimerinė struktūra, orientuota į vieną pusę ir leidžianti praeiti tik toje pačioje plokštumoje svyruojančioms bangoms, o likusios bangos yra sugeriamos. .

Pro filtrą einantis šviesos spindulys yra mažesnio intensyvumo nei kritantis. Ši savybė yra būdas atskirti poliarizuotą šviesą nuo nepoliarizuotos šviesos. Žmogaus akis neturi galimybės atskirti vienos ir kitos.

Šviesa gali būti linijinė, apskrito ar elipsės formos poliarizuota, priklausomai nuo bangos sklidimo krypties. Taip pat poliarizuota šviesa gali būti gaunama fizikiniais procesais, tokiais kaip atspindys, refrakcija, difrakcija ir dvejinimasis.

Linijiškai poliarizuota šviesa

Kai šviesos bangos elektrinis laukas nuolat svyruoja, apibūdindamas tiesę plokštumai, statmenai sklidimui, tariama, kad šviesa linijiškai poliarizuota. Šioje poliarizacijos būsenoje dviejų elektrinio lauko komponentų fazės yra vienodos.

Jei yra uždengtos dvi tiesiškai poliarizuotos bangos, vibruojančios statmenomis viena kitai plokštumose, gaunama kita tiesiškai poliarizuota banga. Gauta šviesos banga bus fazėje su ankstesnėmis. Dvi bangos yra fazėje, kai tuo pačiu metu jos paslinksta.

Linijinė, apskrito ir elipsės formos poliarizacija. Aut. (https://commons.wikimedia.org)

Apskritoji poliarizuota šviesa

Šviesos banga, kurios elektrinio lauko vektorius svyruoja apskritimu, toje pačioje plokštumoje, statmenoje sklidimui, yra apskrito poliarizuota. Esant tokiai poliarizacijos būsenai, elektrinio lauko dydis išlieka pastovus. Elektrinis laukas orientuojamas pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę.

Poliarizuotos šviesos elektrinis laukas apibūdina apskritimo takus, kurių kampinis dažnis yra pastovus ω.

Dvi tiesiškai poliarizuotos šviesos bangos, kurios yra statmenos viena kitai ir kurių fazių skirtumas yra 90 °, sudaro apskrito poliarizacijos šviesos bangą.

Eliptiškai poliarizuota šviesa

Esant tokiai poliarizacijos būsenai, šviesos bangos elektrinis laukas apibūdina elipsę visoje plokštumoje, statmenai sklidimui ir nukreiptą pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę.

Dviejų statmenų, statmenų viena kitai, šviesos bangos, viena su tiesine poliarizacija, kita - su apskritimo poliarizacija, esant 90 ° fazės poslinkiui, sukuria šviesos bangą su elipsine poliarizacija. Poliarizuota šviesos banga yra panaši į žiedinės poliarizacijos atvejį, tačiau skiriasi elektrinio lauko dydis.

Poliarizuota šviesa atspindinti

Atspindimą atspindinčią poliarizuotą šviesą Malus atrado 1808 m. Malus pastebėjo, kad nepoliarizuotos šviesos spindulys trenkia į gerai nušlifuotą ir skaidrią stiklo plokštę, dalis šviesos refrakcijos metu praeina per plokštę, o kita dalis atsispindi, sudarydama 90 ° kampas tarp refrakcijos ir atspindėto spindulio.

Atspindėtas šviesos pluoštas yra tiesiškai poliarizuotas, kai svyruoja plokštumoje, statmenoje sklidimo krypčiai, o jo poliarizacijos laipsnis priklauso nuo kritimo kampo.

Kritimo kampas, kuriuo atspindėtas šviesos pluoštas yra visiškai poliarizuotas, vadinamas Brewsterio kampu (θ _B ).

Refrakcija polarizuota šviesa

Jei ant stiklo plokščių pluošto kyla Brewsterio kampas (θ _B ) , nepoliarizuotos šviesos pluoštas , kai kurios virpesiai, statmeni kritimo plokštumai, atsispindi kiekvienoje plokštėje, o likusi virpesiai yra refrakcija.

Bendras rezultatas yra tas, kad visos atspindimos sijos yra poliarizuotos toje pačioje plokštumoje, o refrakcijuotos sijos yra iš dalies poliarizuotos.

Kuo didesnis paviršių skaičius, tuo refrakcionuotas spindulys praranda vis daugiau virpesių statmenai plokštumai. Galiausiai perduodama šviesa bus tiesiškai poliarizuota toje pačioje kritimo plokštumoje kaip ir nepoliarizuota šviesa.

Sklaidanti poliarizuota šviesa

Šviesą, kuri patenka ant mažų dalelių, suspenduotų terpėje, sugeria jos atominė struktūra. Atomų ir molekulių sukeltas elektrinio lauko virpesiai lygiagrečiai patenkančios šviesos svyravimo plokštumai.

Taip pat elektrinis laukas yra statmenas sklidimo krypčiai. Šio proceso metu atomai skleidžia šviesos fotonus, nukreiptus į visas įmanomas puses.

Skleidžiami fotonai sudaro šviesos dalelių išsklaidytą bangų rinkinį. Išsklaidytos šviesos dalis, statmena krintančiam šviesos pluoštui, yra tiesiškai poliarizuota. Kita lygiagrečia kryptimi išsklaidyta šviesos dalis nėra poliarizuota, likusi dalelių išsklaidyta šviesa yra dalinai poliarizuota.

Dalelių, kurių dydis yra panašus į krintančios šviesos bangos ilgį, išsibarstymas vadinamas Rayleigh sklaida. Šis išsklaidymo būdas leidžia paaiškinti mėlyną dangaus spalvą arba raudoną saulėlydžio spalvą.

Railio aukščio sklaida priklauso nuo atvirkščiai proporcingos ketvirtosios bangos galios (1 / λ ⁴ ).

Dviejų lūžių poliarizuota šviesa

Dviejų lūžių trūkumas yra būdinga kai kurių medžiagų, tokių kaip kalcitas ir kvarcas, savybės, turinčios du lūžio rodiklius. Birefringent poliarizuota šviesa gaunama, kai šviesos spindulys nukrinta ant dvipusio trūkumo medžiagos, atsiskiriančios į atspindėtą spindulį ir du refrakcionuotus spindulius.

Iš dviejų refrakcionuotų spindulių vienas nukrypsta labiau nei kitas, svyruoja statmenai kritimo plokštumai, o kitas svyruoja lygiagrečiai. Abu spinduliai iš medžiagos kyla linijine poliarizacija į kritimo plokštumą.

Nuorodos

1. Goldstein, D. Poliarizuota šviesa. Niujorkas: Marcelas Dekkeris, inc., 2003 m.
2. Jenkins, FA ir White, H E. Optikos pagrindai. NY: McGraw Hill aukštasis mokslas, 2001 m.
3. Salehas, Bahaa E. A ir Teichas, M. C. Fotonikos pagrindai. Kanada: John Wiley & Sons, 1991 m.
4. Guentheris, R D. Šiuolaikinė optika. Kanada: John Wiley & Sons, 1990 m.
5. Bohrenas, CF ir Huffmanas, D. R. Šviesos absorbcija ir išsibarstymas mažomis dalelėmis. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998 m.