Kas yra poliarizuota šviesa?

Poliarizuota šviesa - tai elektromagnetinė spinduliuotė, kuri vibruoja vienoje plokštumoje, statmenai sklidimo krypčiai. Vibracija plokštumoje reiškia, kad šviesos bangos elektrinio lauko vektorius svyruoja lygiagrečiai dviejų stačiakampių komponentų plote, kaip ir poliarizacijos plokštumos xy atveju.

Natūrali arba dirbtinė šviesa - tai elektromagnetinės spinduliuotės bangos traukinys, kurio elektriniai laukai atsitiktinai virpesiai sklinda visose plokštumose, statmenose sklidimo krypčiai. Kai tik vienoje plokštumoje ribojama tik spinduliuotės dalis, sakoma, kad šviesa yra poliarizuota.

Vienas iš būdų gauti poliarizuotą šviesą yra įjungti šviesos spindulį poliarizuotame filtre, kuris susideda iš polimero struktūros, orientuotos tik į vieną kryptį, leidžiančią tik per tą pačią plokštumą virpėti bangas, o likusios bangos sugeria,

Šviesos spindulys, einantis per filtrą, yra mažesnis intensyvumas nei įsišaknijęs spindulys. Šis specifiškumas yra būdas atskirti poliarizuotą šviesą ir ne poliarizuotą šviesą. Žmogaus akis negali atskirti vienos ir kitos.

Šviesa gali būti poliarizuota linijiniu, cirkuliariniu arba elipsiniu būdu, priklausomai nuo bangos plitimo krypties. Be to, poliarizuotą šviesą galima gauti naudojant fizinius procesus, pvz., Atspindį, refrakciją, difrakciją ir dvigubumą.

Linijiniu būdu poliarizuota šviesa

Kai šviesos bangos elektrinis laukas nuolat kinta, aprašydamas tiesią liniją plokštumoje, statmenai dauginimui, sakoma, kad šviesa yra tiesiškai poliarizuota. Šioje poliarizacijos būsenoje dviejų elektrinio lauko komponentų fazės yra tos pačios.

Jei yra dvi tiesiškai poliarizuotos bangos, kurios vibruoja viena kitai statmenose plokštumose, gaunama kita tiesiškai poliarizuota banga. Gauti šviesos banga bus fazėje su ankstesnėmis. Dvi bangos yra fazės, kai jos tuo pačiu metu pateikia tą patį poslinkį.

Apvali poliarizuota šviesa

Šviesos banga, kurios elektrinio lauko vektorius sukasi apskritai ta pačia plokštuma, statmena dauginimui, yra apskritai poliarizuota. Šioje poliarizacijos būsenoje elektros lauko dydis išlieka pastovus. Elektros lauko padėtis yra pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę.

Poliarizuotos šviesos elektrinis laukas apibūdina apykaitines trajektorijas su pastoviu kampiniu dažniu ω .

Dvi tiesiškai poliarizuotos šviesos bangos, kurios perpendikuliuoja viena kitai ir kurių fazinis skirtumas yra 90 °, sudaro cirkuliariai poliarizuotos šviesos bangą.

Elipsinė poliarizuota šviesa

Šioje poliarizacijos būsenoje šviesos bangos elektrinis laukas apibūdina elipsę visoje plokštumoje, statmenai dauginimui ir yra nukreiptas pagal laikrodžio rodyklės sukimosi kryptį arba priešinga kryptimi.

Dviejų šviesos bangų perpenduliacija statmenai viena kitai, viena su tiesine poliarizacija ir kita su apykaitine poliarizacija, o fazinis poslinkis 90 °, lemia šviesos bangą su elipsine poliarizacija. Poliarizuotos šviesos banga yra panaši į cirkuliacinės poliarizacijos atvejį, bet su elektrinio lauko dydžiu kinta.

Poliarizuota šviesa atspindint

Malus 1808 m. Aptiko poliarizuotą šviesą atspindžio šviesa. 90 ° kampas tarp lūžio ir atspindėto spindulio.

Atspindėjusi šviesos spinduliuotė yra tiesiškai poliarizuota svyruojanti plokštumoje, statmenai sklidimo krypčiai, o jos poliarizacijos laipsnis priklauso nuo pasipriešinimo kampo.

Atsparumo kampas, kuriuo atspindėtos šviesos spindulys yra visiškai poliarizuotas, vadinamas Brewster kampu (θ _B )

Poliarizuota šviesa lūžio būdu

Jei nepolarizuota šviesos spinduliuotė stovi Brewster kampu ( θ _B ) ant stiklo plokščių, kai kurios vibracijos, statmenos įžeminimo plokštumai, atsispindi kiekvienoje plokštėje, o likusios vibracijos lūžiamos.

Grynasis rezultatas yra tas, kad visos atspindėtos sijos yra poliarizuotos toje pačioje plokštumoje, o lūžio sijos yra iš dalies poliarizuotos.

Kuo didesnis paviršių skaičius, lūžio pluoštas praranda vis daugiau statmenų plokštumos virpesių. Galų gale perduodama šviesa bus linijiškai poliarizuota toje pačioje poliarizuotos šviesos dažnio plokštumoje.

Poliarizuota šviesa išsklaidant

Šviesą, kuri patenka į mažas daleles, suspenduotas terpėje, sugeria jo atominė struktūra. Atomose ir molekulėse sukeltas elektrinis laukas turi vibracijas, lygiagrečias atsitiktinės šviesos virpesių plokštumai.

Taip pat elektrinis laukas yra statmenas sklidimo krypčiai. Šio proceso metu atomai skleidžia šviesos fotonus, kurie nukrypsta visomis galimomis kryptimis.

Skleidžiami fotonai sudaro šviesos bangų, išsklaidytų dalelių, rinkinį. Išsklaidytos šviesos dalis, statmena įsišaknijusią šviesos spindulį, yra tiesiškai poliarizuota. Kita šviesos dalis, išsklaidyta lygiagrečiai, nėra poliarizuota, likusios dalelių išsklaidytos šviesos dalis yra iš dalies poliarizuota.

Dalelių, kurių dydis panašus į šviesos bangos ilgį, dispersija vadinama Rayleigh sklaida. Šio tipo dispersija leidžia paaiškinti mėlyną dangaus spalvą arba raudoną saulėlydžio spalvą.

Rayleigh sklaida turi priklausomybę, kuri yra atvirkščiai proporcinga ketvirtai bangos ilgio galiai (1 / λ 4).

Poliarizuota šviesa dvigubai

Kai kurios medžiagos, pvz., Kalcitas ir kvarcas, pasižymi dviem lūžio rodikliais, yra blaškymas. Poliarizuota šviesa dvigubai susilpnėja, kai šviesos spindulys susilieja į dvipusę medžiagą, atskiriančią į atspindėtą spindulį ir du lūžio spindulius.

Iš dviejų lūžusių spindulių vienas nukrypsta daugiau nei kiti svyravimai, statmenai dažnio plokštumai, o kiti virsta lygiagrečiai. Abu spinduliai išsiskiria iš medžiagos linijinės poliarizacijos iki dažnio plokštumos.