Det polarisering af lys Det er fænomenet, der opstår, når den elektromagnetiske bølge, der udgør synligt lys, svinger i en præferenceretning. En elektromagnetisk bølge består af en elektrisk bølge og en magnetisk bølge, begge på tværs af formeringsretningen. Magnetisk svingning er samtidig og uadskillelig fra elektrisk svingning og forekommer i gensidigt ortogonale retninger..
Det lys, som de fleste lyskilder udsender, såsom solen eller en pære, er ikke-polariseret, hvilket betyder, at begge komponenter: elektriske og magnetiske, svinger i alle mulige retninger, men altid vinkelret på udbredelsesretningen..
Men når der er en fortrinsret eller unik retning af svingning af den elektriske komponent, så taler vi om en polariseret elektromagnetisk bølge. Desuden, hvis svingningsfrekvensen er i det synlige spektrum, så taler vi om polariseret lys..
Dernæst vil vi se de typer polarisering og de fysiske fænomener, der producerer polariseret lys..
Artikelindeks
Lineær polarisering opstår, når svingningsplanet for lysbølgens elektriske felt har en enkelt retning vinkelret på udbredelsesretningen. Dette plan tages ved konvention som polariseringsplanet.
Og den magnetiske komponent opfører sig det samme: dens retning er vinkelret på den elektriske komponent i bølgen, den er unik og den er også vinkelret på udbredelsesretningen..
Den øverste figur viser en lineær polariseret bølge. I det viste tilfælde svinger den elektriske feltvektor parallelt med X-aksen, medens magnetfeltvektoren oscillerer samtidig med den elektriske, men i Y-retningen. Begge svingninger er vinkelret på Z-formeringsretningen..
Skrå lineær polarisering kan opnås som et resultat af superpositionen af to bølger, der svinger i fase og har ortogonale polarisationsplaner, som tilfældet vist i nedenstående figur, hvor svingningsplanet for det elektriske felt i lysbølgen er vist med blåt ..
I dette tilfælde har amplituden af de elektriske og magnetiske felter i lysbølgen konstant størrelse, men dens retning roterer med konstant vinkelhastighed i retningen på tværs af udbredelsesretningen..
Den nederste figur viser rotationen af det elektriske felts amplitude (i rød farve). Denne rotation skyldes summen eller overlejringen af to bølger med samme amplitude og lineært polariseret i ortogonale plan, hvis faseforskel er π / 2 radianer. De er repræsenteret i nedenstående figur som henholdsvis blå og grønne bølger.
Måden at skrive komponenterne matematisk på x og Y af det elektriske felt i en bølge med højre cirkulære polarisering, amplitude Eo og det spreder sig i retning z det er:
OG = (Eks jeg; Hej j; Ez k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] jeg; Cos [(2π / λ) (c t - z) - π / 2] j; 0 k)
I stedet for en bølge med venstrehåndet cirkulær polarisering amplitude Eo der spreder sig i retning z er repræsenteret af:
OG = (Eks jeg; Hej j; Ez k) = Eo (Cos [(2π / λ) (c t - z)] jeg, Cos [(2π / λ) (c t - z) + π / 2] j, 0 k)
Bemærk, at tegnet ændres med faseforskellen i en kvart bølge af komponenten Y, vedrørende komponenten x.
Så meget for sagen dextro-roterende Hvad venstrehåndet, magnetfeltvektoren B er relateret til den elektriske feltvektor OG efter vektorprodukt mellem enhedsvektoren i formeringsretningen og OG, inklusive en skaleringsfaktor svarende til det inverse af lysets hastighed:
B = (1 / c) ellerz ｘ OG
Elliptisk polarisering svarer til cirkulær polarisering, med den forskel, at feltets amplitude roterer og beskriver en ellipse i stedet for en cirkel..
Bølgen med elliptisk polarisering er overlejringen af to lineært polariserede bølger i vinkelrette plan med et forskud eller forsinkelse på π / 2 radianer i den ene fase i forhold til den anden, men med den tilføjelse, at feltets amplitude i hver af komponenterne er forskellig.
Når en ikke-polariseret lysstråle rammer en overflade, for eksempel glas eller vandoverfladen, reflekteres en del af lyset, og en del transmitteres. Den reflekterede komponent er delvist polariseret, medmindre strålens forekomst er vinkelret på overfladen.
I det særlige tilfælde, at vinklen på den reflekterede stråle danner en ret vinkel med den transmitterede stråle, har det reflekterede lys total lineær polarisering i den retning, der er normal til indfaldsplanet og parallelt med den reflekterende overflade. Indfaldsvinklen, der producerer total polarisering ved refleksion, er kendt som Brewster vinkel.
Nogle materialer tillader selektiv transmission af et bestemt polariseringsplan for lysbølgens elektriske komponent.
Dette er den egenskab, der anvendes til fremstilling af polariserende filtre, hvor der generelt anvendes en iodbaseret polymer, strakt til det yderste og justeret som et gitter, komprimeret mellem to glasplader..
Et sådant arrangement fungerer som et ledende gitter, der "kortslutter" den elektriske komponent i bølgen langs rillerne og tillader de tværgående komponenter at passere gennem det polymere bundt. Det transmitterede lys er således polariseret i striatumets tværretning.
Ved at placere et andet polariserende filter (kaldet analysator) på det allerede polariserede lys kan en lukkereffekt opnås..
Når orienteringen af analysatoren falder sammen med polariseringsplanet for det indfaldende lys, passerer alt lys igennem, men i den retvinklede retning slukkes lyset fuldstændigt.
For mellempositionerne er der delvis passage af lys, hvis intensitet varierer i henhold til Malus lov:
Jeg = Io Costo(θ).
Lys i vakuum formerer sig som alle elektromagnetiske bølger med en hastighed c 300.000 km / s. Men i et gennemskinneligt medium er dens hastighed v det er lidt mindre. Kvotienten mellem c Y v det kaldes brydningsindeks af det gennemskinnelige medium.
I nogle krystaller, såsom calcit, er brydningsindekset forskelligt for hver polariseringskomponent. Af denne grund, når en lysstråle passerer gennem et glas med dobbeltbrydning, adskilles strålen i to stråler med lineær polarisering i ortogonale retninger som verificeret med et polarisator-analysatorfilter..
Lys reflekteret fra overfladen af vand fra søen eller søen er delvist polariseret. Lyset fra den blå himmel, men ikke fra skyerne, er delvist polariseret.
Nogle insekter kan lide billen Cetonia aurata reflekterer lys med cirkulær polarisering. Figuren nedenfor viser dette interessante fænomen, hvor lyset, der reflekteres af billen, successivt kan observeres uden filtre med et højre polariserende filter og derefter med et venstre polariserende filter..
Derudover er der anbragt et spejl, der producerer et billede med en omvendt polariseringstilstand i forhold til lysets direkte reflekterede af billen..
Polarisationsfiltre bruges til fotografering for at eliminere blænding produceret af reflekteret lys fra reflekterende overflader såsom vand..
De bruges også til at eliminere blænding produceret af delvist polariseret blåt himmellys og dermed opnå bedre kontrastfotografier..
Inden for kemi såvel som i fødevareindustrien kaldes et instrument polarimeter, der gør det muligt at måle koncentrationen af visse stoffer, der i opløsning producerer en rotation af polarisationsvinklen.
F.eks. Gennem passage af polariseret lys og ved hjælp af et polarimeter kan sukkerkoncentrationen i juice og drikkevarer hurtigt bestemmes for at kontrollere, at den overholder producentens standarder og sundhedskontrol.
Endnu ingen kommentarer