Typy ľahkej polarizácie, príklady, aplikácie

Ten Polarizácia Je to jav, ktorý sa vyskytuje, keď elektromagnetická vlna predstavuje viditeľné svetlo osciluje sa preferenčným smerom. Elektromagnetická vlna sa skladá z elektrickej vlny a magnetickej vlny, obidve priečne do smeru šírenia. Magnetická oscilácia je súčasne a neoddeliteľná od elektrickej oscilácie a vyskytuje sa v vzájomne ortogonálnych smeroch.

Svetlo, ktoré emituje najsvetlejšie zdroje, ako je slnko alebo žiarovka, je nepolarizované, čo znamená, že obidve komponenty: elektrické a magnetické, oscilujú vo všetkých možných smeroch, aj keď vždy kolmo na smer šírenia. 

Ale keď existuje preferenčný alebo oscilačný smer elektrickej zložky, hovorí sa o polarizovanej elektromagnetickej vlne. Okrem toho, ak je frekvencia kmitania vo viditeľnom spektre, hovorí sa o polarizovanom svetle.

Ďalej uvidíme typy polarizácie a fyzikálne javy, ktoré produkujú polarizované svetlo.

[TOC]

Polarizácia

Lineárna polarizácia

Je zobrazený diagram elektromagnetickej vlny s lineárnou polarizáciou. Elektrické pole osciluje rovnobežne s osou X, zatiaľ čo magnetické pole súčasne kmitá k elektrine, ale v smere a smeru. Obe oscilácie sú kolmé na smer šírenia z. Zdroj: Wikimedia Commons.

Lineárna polarizácia nastane, keď má kmitaná rovina elektrického poľa svetelnej vlny jediný smer, kolmo na smer šírenia. Toto lietadlo sa prijíma na základe konvencie ako polarizačná rovina.

A magnetická zložka sa správa rovnako: jeho smer je kolmý na elektrickú zložku vlny, je jedinečný a je tiež kolmá na smer šírenia. 

Horný obrázok zobrazuje lineárne polarizovanú vlnu. V prípade, že vektor elektrického poľa vektor osciluje rovnobežne s osou x, zatiaľ čo vektor magnetického poľa súčasne osciluje k elektrine, ale v smere a smere a. Obe oscilácie sú kolmé na smer šírenia z.

Môže to byť šikmá linearizácia v dôsledku prekrývania dvoch vĺn, ktoré oscilujú vo fáze a majú plány ortogonálnej polarizácie, ako je napríklad prípad uvedený v dolnom obrázku, ktorý zobrazuje modrú rovinu oscilácie elektrického poľa v svetelných vlnových vlnách.

Môže vám slúžiť: Senoidálna vlna: Charakteristiky, časti, výpočet, príkladyModrá vlna predstavuje osciláciu elektrického poľa elektromagnetickej vlny so šikmou lineárnou polarizáciou kvôli prekrývaniu dvoch zložiek polarizovaného poľa lineárne v ortogonálnych rovinách. Zdroj: Wikimedia Commons.

Kruhová polarizácia

V tomto prípade má amplitúda elektrických a magnetických polí svetelnej vlny konštantnú veľkosť, ale jej smer sa točí s konštantnou uhlovou rýchlosťou v priečnom smere k smeru šírenia.

Spodný obrázok ukazuje otáčok amplitúdy elektrického poľa (v červenej). Tento otoč je výsledkom súčtu alebo prekrývania dvoch vĺn s rovnakou amplitúdou a lineárne polarizovaný v orthogonálnych rovinách, ktorých fázový rozdiel je π/2 radiány. Sú zastúpené na spodnej postave ako modré a zelené vlny.

Kruhová polarizácia. Zdroj: Wikimedia Commons

Spôsob písania matematicky X a a elektrického poľa vlny s Dextrogia -kruhová polarizácia, amplitúda Eo a to sa šíri v smere z je:

A = (Ex Jo; Hej J; Ez klimatizovať) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]] Jo; Cos [(2π/λ) (c t - z) - π/2] J; 0 klimatizovať)

Namiesto toho vlna s Levógira kruhová polarizácia amplitúda Eo ktoré sa šíri v smere z Je zastúpený:

A = (Ex Jo; Hej J; Ez klimatizovať) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]] Jo, Cos [(2π/λ) (Ct - z) + π/2] J, 0 klimatizovať)

Všimnite si, že značka sa zmení vo fázovom rozdiele vlny komponentu a, Pokiaľ ide o komponent X.

Obaja pre tento prípad dextro-rotačný ako levogiro, Vektor magnetického poľa B Súvisí s vektorom elektrického poľa A vektorovým produktom medzi jednotkovým vektorom v smere šírenia a A, vrátane faktora mierky rovnajúcej sa inverzii rýchlosti svetla:

B = (1/c) alebo_z ｘ A

Eliptická polarizácia

Eliptická polarizácia je podobná kruhovej polarizácii, s rozdielom, že amplitúda rozbitého poľa opisuje elipsu namiesto kruhu.

Môže vám slúžiť: eliptické galaxie: formovanie, charakteristiky, typy, príklady

Vlna s eliptickou polarizáciou je prekrývanie dvoch lineárne polarizovaných vĺn v kolmých rovinách s predbežným alebo oneskorením π/2 Radiany vo fáze jednej vzhľadom na druhú, ale s pridaním, že amplitúda poľa v každej z komponentov je iná.

Javy v dôsledku svetelnej polarizácie

Odraz

Keď nepolarizovaný svetelný lúč ovplyvňuje povrch, napríklad sklo alebo povrch vody, odráža sa časť svetla a prenáša časť. Odrazená zložka má čiastočnú polarizáciu, pokiaľ výskyt lúča nie je kolmá na povrch. 

V konkrétnom prípade, že uhol odrazeného lúča tvorí rovný uhol s prenášaným lúčom, odrazené svetlo má celkovú lineárnu polarizáciu v normálnom smere k rovine dopadu a rovnobežné s reflexným povrchom. Uhol výskytu, ktorý vytvára úplnú polarizáciu odrazom, je známy ako Uhol pivovaru.

Selektívna absorpcia

Niektoré materiály umožňujú selektívny prenos určitej polarizačnej roviny elektrickej zložky svetelnej vlny. 

Toto je vlastnosť, ktorá sa používa na výrobu polarizačných filtrov, v ktorých sa všeobecne používa polymér založený na polyméri natiahnutý na limit a zarovnaný mriežkou, zhutnený medzi dvoma sklenenými plachtami.

Takéto dispozície pôsobí ako vodivú mriežku, ktorá „krátky obvod“ elektrická zložka vlny pozdĺž strečových značiek a umožňuje priechod priečnych komponentov do polymérneho fibrado. Prenášané svetlo je teda polarizované v priečnom smere pruhovaného.

Umiestnenie druhého polarizačného filtra (nazývaného analyzátor) do už polarizovaného svetla môžete získať efekt uzávierky.

Keď sa orientácia analyzátora zhoduje s rovinou polarizácie dopadajúceho svetla všetky svetlá, ale pre ortogonálny smer, svetlo je úplne zhasnuté.

Pre stredné polohy je čiastočné svetlo svetla, ktorého intenzita sa mení podľa Zákon:

I = io cos²(9).

Môže vám slúžiť: elektrický tok poľa

Kryštalická birrefringencia

Posun svetla cez birrefringentné sklo

Svetlo vo vákuu, rovnako ako každá elektromagnetická vlna, sa šíri rýchlosťou c približne 300.000 km/s. Ale v priesvitnom médiu jeho rýchlosť vložka je trochu menší. Kvocient medzi c a vložka To sa nazýva index lomu priesvitného média.

V niektorých kryštáloch, ako je kalcit, je index lomu pre každú zložku polarizácie iný. Z tohto dôvodu, keď svetelný lúč prechádza kryštálom s birrefringenciou, je lúč rozdelený na dva lúče s lineárnou polarizáciou v ortogonálnych smeroch, ako je skontrolované pomocou polarizačného analyzátora filtra.

Príklady polarizácie svetla

Svetlo odrážané povrchom mora alebo jazera má čiastočnú polarizáciu. Svetlo modrej oblohy, ale nie svetla mrakov, je čiastočne polarizované.

Niektorý hmyz ako chrobák CEtonia aurerata odráža svetlo s kruhovou polarizáciou. Spodná hodnota ukazuje tento zaujímavý fenomén, v ktorom je možné pozorovať postupne svetlo odrážané chrobákmi bez filtrov, s pravým polarizačným filtrom a potom s ľavým polarizačným filtrom.

Okrem toho bolo umiestnené zrkadlo, ktoré vytvára obraz s obráteným polarizačným stavom vzhľadom na svetlo, ktoré sa priamo odráža chrobákom.

Pravá kruhová polarizácia produkovaná chrobákmi Cetonia aratrata. Zdroj: Wikimedia Commons.

Aplikácie so svetelnou polarizáciou

Polarizačné filtre sa používajú vo fotografii na odstránenie zábleskov produkovaných svetlom odrážaným reflexnými povrchmi, ako je voda.

Používajú sa tiež na eliminovanie žiary produkovanej čiastočne polarizovaným svetlom modrej oblohy, týmto spôsobom sa získavajú fotografie s lepším kontrastom.

V chémii, ako aj v potravinárskom priemysle, nástroj s názvom polarimeter, ktorý umožňuje merať koncentráciu určitých látok, ktoré v roztoku spôsobujú rotáciu polarizačného uhla.

Napríklad prechodom polarizovaného svetla a pomocou polarimetra je možné určiť koncentráciu cukru v šťavách a nápojoch s cieľom overiť, či vyhovuje štandardom a hygienickým ovládačom výrobcu.

Odkazy

1. Goldstein, D. Polarizované svetlo. New York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, f. Do. 2001. Základy optiky. NY: Vysoké vzdelávanie McGraw Hill.
3. Saleh, Bahaa a. Do. 1991. Základy fotoniky. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. 1990. Moderná optika. John Wiley & Sons Canada.
5. Bohren, c.F. 1998. Absorpcia a disperzia svetla malými časticami. Kanada: John Wiley & Sons.
6. Wikipedia. Elektromagnetická polarizácia. Obnovené z: je.Wikipedia.com