Drita e polarizuar dhe natyrore. Drita e polarizuar ndryshe natyrore

Valët janë të dy llojeve. Turbullim gjatësor vibrational paralel me drejtimin e tyre të shumimit. Një shembull është kalimi i zërit në ajër. Valët tërthor përbëhet nga çrregullime të cilat janë në një kënd prej 90 ° deri në drejtimin e lëvizjes. Për shembull, vala e kaluar horizontalisht përmes masës së ujit shkakton dridhjet vertikale në sipërfaqe të saj.

Zbulimi i

Një numër i efekteve misterioze optike vërejtur në mes të shekullit XVII, është shpjeguar, kur filloi drita e polarizuar dhe e natyrshme të konsiderohet si një fenomen i valë dhe drejtimi i vibracioneve të saj u zbuluan. I ashtuquajturi efekti i parë polarizim u zbulua nga mjek Danish Erasmus Bartholin së në vitin 1669. Scientific vëzhguar thyerjes dyfishtë ose Birefringence në Islandë spat ose kalciumit (forma e kristalit e karbonatit te kalciumit). Kur drita kalon përmes një kristali calcite ndan atë, duke prodhuar dy imazhet janë zhvendosur në lidhje me njëri-tjetrin.

Newton dini në lidhje me këtë fenomen dhe sugjeron se rruazat ndoshta lehta kanë asimetri ose "i njëanshëm", që mund të jetë shkaku i formimit të dy imazhet. Huygens, një bashkëkohës i Njutonit ishte në gjendje për të shpjeguar teorinë e tij të thyerjes dyfishtë të valëve elementare, por ai nuk e ka kuptuar kuptimin e vërtetë të efektit. Birefringence mbeti një mister deri Thomas Young dhe fizikan francez Augustin-Zhan Frenel nuk është sugjeruar se valët e dritës janë tërthor. Një ide e thjeshtë e ka lejuar për të shpjeguar se çfarë polarizuar dhe natyrore të lehta. Kjo siguroi një kornizë natyrore dhe të pakomplikuar për të analizuar efektet polarizimi.

Birefringence është shkaktuar nga një kombinim i dy polarizimin ortogonale, secila prej të cilave ka shpejtësinë e tij valë. Për shkak të ndryshim në shpejtësinë e të dy komponentëve të ketë tregues të ndryshme thyes, dhe për këtë arsye ata janë refraktar ndryshe nëpër materiale, duke prodhuar dy imazhet.

Polarizuar dhe natyrore të lehta: Teoria e Maxwell

Fresnel zhvilluar shpejt një model të plotë të valëve tërthor, e cila çoi në Birefringence dhe një numër të efekteve të tjera optike. Dyzet vjet më vonë, elektromagnetike teoria e Maksuellit elegante shpjegon natyrën tërthor e dritës.

valët elektromagnetike Maxwell përbëhet nga fushat magnetike dhe elektrike pingul me drejtimin e lëvizjes lekundese. Fushat janë në një kënd prej 90 ° me njëri-tjetrin. Në këtë rast drejtimi i përhapjen e fushave magnetike dhe elektrike formojnë një e drejtë e askujt sistemin koordinativ. Për një valë me frekuencë f dhe kohen e λ (ato lidhen varësinë λf = c), i cili lëviz në drejtim pozitiv x, fushat janë përshkruar matematikisht:

• E (x, t) = E ₀ cos (2 π x / λ - 2 π ft) y ^;
• B (x, t) = B cos ₀ (2 π x / λ - 2 π ft) z ^.

Ekuacionet tregojnë se fushat elektrike dhe magnetike janë në fazën me njëri-tjetrin. Në çdo kohë të dhënë, që ata të njëjtën kohë të arrijnë vlerat e tyre maksimale në një hapësirë të barabartë me E ₀ dhe B _0. Këto amplitudes nuk janë të pavarura. Ekuacionet e Maksuellit zbulojnë se E ₀ = CB ₀ për të gjitha valëve elektromagnetike në vacuo.

drejtimi i polarizimit

Në përshkrimin e orientimit të fushave magnetike dhe elektrike të valëve të lehta janë zakonisht vetëm tregojnë drejtimin e fushës elektrike. Vektori fushë magnetike është përcaktuar nga kërkesat e fushave Perpendicularity dhe perpendicularity e tyre në drejtimin e lëvizjes. dritë natyrore dhe linearisht të polarizuar është karakterizuar nga fakti se në luhaten fundit në terren në drejtime të caktuara, si lëvizjen e valë.

Ka shtete të tjera të mundshme polarizim. Në rastin e vektorëve rrethore të fushave magnetike dhe elektrike janë relative ndërruar në drejtim të përhapjes në amplitudë konstante. dritë eliptike polarizuar është në një pozicion të ndërmjetme midis lineare dhe polarizimin rrethore.

dritë unpolarized

Atomet në sipërfaqen e një filament të nxehtë, të cilat gjenerojnë rrezatimin elektromagnetik, janë, në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri. Çdo rrezatimi mund të modelohet afërsisht si trenat me kohëzgjatje të shkurtër të 10 ^-9 deri në 10 ^-8 sekonda. valët elektromagnetike nga hollë, është një mbivendosje e këtyre trenave, secila prej të cilave ka vet drejtimin e saj polarizimit. Shuma e orientuar rastësisht trenat forma vala polarizimi vektori i të cilit ndryshon me shpejtësi dhe erratically. një valë e tillë quhet unpolarized. Të gjitha burimet natyrore të dritës, duke përfshirë Diellit, llambat inkandeshente, llambat fluoreshente dhe flakë, të prodhojnë rrezatim të tillë. Megjithatë, drita natyrale është shpesh polarizuar pjesërisht për shkak të shpërndajnë të shumta dhe reflektim.

Kështu, dallimi nga dritë natyrore polarizuar konsiston në faktin se në luhatjet e para të të ndodhin në një avion.

Burimet e rrezatimit të polarizuar

Drita e polarizuar mund të prodhohen kur orientimi hapësinor përcaktuar. Një shembull është rrezatimi sinkrotron, në të cilën me energji të lartë të akuzuar grimcat lëvizin në një fushë magnetike dhe emetojnë valë elektromagnetike polarizuar. Ka shumë burime të njohura astronomike që lëshojnë dritë të natyrshme polarizuar. Këto përfshijnë mjegullnaja, mbetjet supernova, dhe berthamat galaktike aktive. kozmike polarizimi rrezatimi është studiuar për të përcaktuar vetitë e burimeve të saj.

Polaroid filter

Drita e polarizuar dhe natyrore janë të ndara duke kaluar nëpër një numër të materialeve, më e zakonshme e cila është Polaroid, e krijuar nga fizikani amerikan Edwin Land. Filtri përbëhet nga zinxhirë të gjatë të molekulave hidrokarbureve të orientuara në një drejtim nga procesi i trajtimit të ngrohjes. Molekulë të selektive të absorbuar rrezatimit, fusha elektrike është paralel me orientimin e tyre. Drita duke e lënë polarizer është polarizuar linear. Fusha e saj elektrike pingul me drejtimin e orientimit molekular. Polaroid ka gjetur aplikim në shumë fusha, duke përfshirë syze dielli dhe filtra që të zvogëlojë efektin e dritës reflektohet dhe të shpërndara.

dritë natyrore dhe e polarizuar: ligji i Malus

Në 1808, fizikanti Etienne Louis Malus gjetur se drita reflektohet nga sipërfaqet jo-metalike, pjesërisht e polarizuar. Shtrirja e këtij efekti varet nga këndi i incidencës dhe indeksi thyes të materialit reflektuese. Në një nga rastet ekstreme kur tangjent e kënd e incidencës në ajër është e barabartë me indeksi thyes të materialit reflektues, drita reflektohet bëhet polarizuar plotësisht linear. Ky fenomen është i njohur si ligji Brewster-së (emrin e zbuluesit të saj, skocez fizikani David Brewster). Drejtimi i polarizimit paralel me sipërfaqen e pasqyruar. Që llamburit fluoreshente zakonisht ndodhin me reflektim nga sipërfaqet horizontale siç janë rrugët dhe filtrat e ujit janë përdorur shpesh në syze dielli për të qëndruar dritën e polarizuar horizontalisht dhe për këtë arsye selektive të hequr reflektimet e dritës.

Rayleigh shpërndajnë

shpërndajnë dritë nga objekte shumë të vogla dimensionet e të cilit janë shumë më të vogla sesa gjatësi vale (e ashtuquajtura shpërndajnë Rayleigh pas shkencëtarit anglez Lord Rayleigh), gjithashtu krijon një polarizim të pjesshme. Kur rrezet e diellit kalon nëpër atmosferën e tokës, ajo është e shpërndarë nga molekulat e ajrit. Toka dhe arrin të shpërndara dritë polarizuar natyrore. Shkalla e polarizimit është i varur nga shpërndajnë kënd. Meqë njeriu nuk bën dallim në mes dritës natyrore dhe të polarizuar, ky efekt zakonisht shkon pa u vënë re. Megjithatë, sytë e shumë insekteve të reagojnë në të, dhe ata përdorin polarizimin relative të rrezatimit të shpërndara si një mjet lundrues. Normal kamera filtër që është përdorur për të reduktuar rrezatimit të sfondit në rrezet e diellit të ndritshme, është një polarizer thjeshtë linear, i cili ndan dritën e polarizuar dhe Rayleigh natyrore.

materialet anisotropic

Efektet Polarizimi janë vërejtur në materialet optikisht anisotropic (në të cilën indeksi thyes ndryshon me drejtimin e polarizimit), të tilla si kristale birefringent, disa struktura biologjike dhe materiale optikisht aktive. aplikime teknologjike përfshijnë mikroskopëve polarizuar, tregon kristal të lëngët dhe instrumenteve optike përdorur për materiale të hulumtimit.