Typy polaryzacji światła, przykłady, aplikacje

Lekka polaryzacja To zjawisko występuje, gdy fala elektromagnetyczna stanowi światło widzialne oscyluje w kierunku preferencyjnym. Fala elektromagnetyczna składa się z fali elektrycznej i fali magnetycznej, oba poprzeczne do kierunku propagacji. Oscylacja magnetyczna jest równoczesna i nierozłączna z oscylacji elektrycznej i występuje w kierunkach wzajemnie ortogonalnych.

Światło, które emituje większość światła, takie jak słońce lub żarówka, jest niepolaryzowane, co oznacza, że ​​oba składniki: elektryczne i magnetyczne, oscylują we wszystkich możliwych kierunkach, choć zawsze prostopadłe do kierunku propagacji. 

Ale gdy istnieje preferencyjny lub oscylacyjny kierunek komponentu elektrycznego, mówi się o spolaryzowanej fali elektromagnetycznej. Ponadto, jeśli częstotliwość oscylacji znajduje się w widmie widzialnym, wówczas mówi się o świetle spolaryzowanym.

Następnie zobaczymy rodzaje polaryzacji i zjawiska fizyczne, które wytwarzają spolaryzowane światło.

[TOC]

Typy polaryzacji

Liniowa polaryzacja

Pokazano schemat fali elektromagnetycznej z polaryzacją liniową. Pole elektryczne oscyluje równolegle do osi x, podczas gdy pole magnetyczne jednocześnie oscyluje z elektrycznością, ale w kierunku i kierunku. Obie oscylacje są prostopadłe do kierunku propagacji Z. Źródło: Wikimedia Commons.

Liniowa polaryzacja występuje, gdy płaszczyzna oscylacji pola elektrycznego fali światła ma pojedynczy kierunek, prostopadły do ​​kierunku propagacji. Ta płaszczyzna jest traktowany przez konwencję jako płaszczyzna polaryzacyjna.

A komponent magnetyczny zachowuje się tak samo: jego kierunek jest prostopadły do ​​elementu elektrycznego fali, jest unikalny i jest również prostopadły do ​​kierunku propagacji. 

Górna rysunek pokazuje liniowo spolaryzowaną falę. W przypadku pokazanego wektor pola elektrycznego oscyluje równolegle do osi x, podczas gdy wektor pola magnetycznego jednocześnie oscyluje z elektrycznością, ale w kierunku i kierunku i. Obie oscylacje są prostopadłe do kierunku propagacji Z.

Można to mieć ukośną linearyzację w wyniku nakładania się dwóch fal, które oscylują w fazie i mają ortogonalne plany polaryzacyjne, takie jak przypadek pokazany na dolnej figurze, która pokazuje niebieską płaszczyznę oscylacji pola elektrycznego w fali światła.

Może ci służyć: fala Senoidalna: Charakterystyka, części, obliczenia, przykładyNiebieska fala reprezentuje oscylację pola elektrycznego fali elektromagnetycznej z ukośną polaryzacją liniową z powodu nakładania się dwóch składników polaryzowanego pola liniowo. Źródło: Wikimedia Commons.

Okrągła polaryzacja

W tym przypadku amplituda pól elektrycznych i magnetycznych fali świetlnej ma stałą wielkość, ale jej kierunek obraca się ze stałą szybkością kątową w kierunku poprzecznym do kierunku propagacji.

Dolna rysunek pokazuje zwrot amplitudy pola elektrycznego (na czerwono). Ta zwrot wynika z suma lub nakładania się dwóch fal z tą samą amplitudą i liniowo spolaryzowaną w płaszczyznach ortogonalnych, których różnica fazowa to π/2 Radian. Są reprezentowane na dolnej figurze odpowiednio jako fale niebieskie i zielone.

Okrągła polaryzacja. Źródło: Wikimedia Commons

Sposób pisania matematycznego X I I pola elektrycznego fali z Polaryzacja dekstrogy -carcular, amplitudy EO i to rozprzestrzenia się w kierunku z Jest:

I = (Ex Siema; Hej J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]]] Siema; Cos [(2π/λ) (c t - z) - π/2] J; 0 k)

Zamiast tego fala z Okrągła polaryzacja Levógira amplitudy EO który propaguje się w kierunku z Jest reprezentowany przez:

I = (Ex Siema; Hej J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]]] Siema, Cos [(2π/λ) (c t - z) + π/2] J, 0 k)

Zauważ, że znak jest zmieniany w różnicy fazowej fali składowej I, Dotyczące komponentu X.

Oba dla sprawy Dekstro-rotatory Jak Levogiro, Wektor pola magnetycznego B Jest to związane z wektorem pola elektrycznego I przez produkt wektorowy między wektorem jednostkowym w kierunku propagacji i I, w tym współczynnik skali równy odwrotności prędkości światła:

B = (1/c) Lub_z ｘ I

Polaryzacja eliptyczna

Eliptyczna polaryzacja jest podobna do polaryzacji okrągłej, z różnicą, że amplituda złamanego pola opisująca elipsę zamiast okręgu.

Może ci służyć: galaktyki eliptyczne: tworzenie, cechy, typy, przykłady

Fala z eliptyczną polaryzacją jest nakładaniem się dwóch liniowo spolaryzowanych fal w prostopadłych płaszczyznach z postępem lub opóźnieniem π/2 promienie w fazie jednej w odniesieniu do drugiej, ale z dodatkiem, że amplituda pola w każdym z składników jest inna.

Zjawiska z powodu polaryzacji świetlnej

Odbicie

Gdy nie spolaryzowana wiązka światła wpływa na powierzchnię, na przykład szkło lub powierzchnię wody, część światła jest odbijana i przenoszona część. Odbudowany komponent ma częściową polaryzację, chyba że występowanie wiązki jest prostopadłe do powierzchni. 

W szczególnym przypadku, że kąt odbijonej wiązki tworzy kąt prosty z transmitowaną wiązką, światło odbite ma całkowitą polaryzację liniową, w normalnym kierunku do płaszczyzny padania i równolegle do powierzchni odblaskowej. Kąt występowania, który powoduje całkowitą polaryzację przez odbicie, jest znany jako Brewster kąt.

Selektywna wchłanianie

Niektóre materiały umożliwiają selektywną transmisję pewnej płaszczyzny polaryzacji elementu elektrycznego fali światła. 

Jest to właściwość używana do produkcji filtrów polaryzacyjnych, w której polimer oparty na polimerze rozciągał się do granicy i wyrównany przez siatkę, zwykle stosuje się między dwoma szklanymi arkuszami.

Taka dyspozycja działa jako przewodowa siatka, która „krótka -obwód” komponent elektryczny fali wzdłuż rozstępów i umożliwia przejście komponentów poprzecznych do polimerowej fibrado. Przesyłane światło jest zatem spolaryzowane w kierunku poprzecznym prążkowanego.

Umieszczenie drugiego filtra polaryzacyjnego (zwanego analizatorem) w już spolaryzowanym świetle można uzyskać efekt migawki.

Gdy orientacja analizatora pokrywa się z płaszczyzną polaryzacji padającego światła, całe światło przechodzi, ale w kierunku ortogonalnym światło jest całkowicie wygaszone.

W pozycjach pośrednich istnieje częściowe światło światła, którego intensywność zmienia się w zależności od Prawo malus:

I = io cos²(θ).

Może ci służyć: przepływ pola elektrycznego

Krystaliczna Birrefringencia

Przemieszczenie światła przez szklankę Birrefringent

Światło w próżni, jak każda fala elektromagnetyczna, rozprzestrzenia się z prędkością C około 300.000 km/s. Ale w półprzezroczystym medium jego prędkość v jest trochę niewielki. Iloraz między C I v Nazywa się współczynnik załamania światła półprzezroczystego medium.

W niektórych kryształach, takich jak kalcyt, współczynnik załamania jest inny dla każdego komponentu polaryzacji. Z tego powodu, gdy wiązka światła przecina kryształ z Birrefringence, wiązka jest podzielona na dwie wiązki z polaryzacją liniową w kierunkach ortogonalnych, jak sprawdzono za pomocą filtra analizynowego polaryzacyjnego.

Przykłady lekkiej polaryzacji

Światło odbijane przez powierzchnię morza lub jezioro ma częściową polaryzację. Światło niebieskiego nieba, ale nie światło chmur, jest częściowo spolaryzowane.

Niektóre owady, takie jak chrząszcz CEtonia aurerata odbija światło z okrągłym polaryzacją. Dolna rysunek pokazuje to interesujące zjawisko, w którym kolejno można zaobserwować światło odbite przez chrząszcz bez filtrów, z prawym filtrem polaryzacyjnym, a następnie z lewym filtrem polaryzacyjnym.

Ponadto umieszczono lustro, które wytwarza obraz o odwróconym stanie polaryzacji w odniesieniu do światła bezpośrednio odbijanego przez chrząszcz.

Prawa okrągła prawidłowa wytwarzana przez Cetonia aratrata chrząszcza. Źródło: Wikimedia Commons.

Zastosowania polaryzacji świetlistej

Filtry polaryzacyjne są używane w fotografii do wyeliminowania błysków wytwarzanych przez światło odbite przez powierzchnie odblaskowe, takie jak woda.

Są one również używane do wyeliminowania blasku wytwarzanego przez częściowo spolaryzowane światło błękitnego nieba, w ten sposób uzyskuje się fotografie z lepszym kontrastem.

W chemii, a także w branży spożywczej, instrument o nazwie polarymetr, co pozwala zmierzyć stężenie niektórych substancji, które w roztworze powodują obrót kąta polaryzacji.

Na przykład, przekazując spolaryzowane światło i za pomocą polarymetru, stężenie cukru w ​​sokach i napojach można ustalić, aby sprawdzić, czy pasuje do standardów producenta i kontroli sanitarnych.

Bibliografia

1. Goldstein, zm. Polaryzowane światło. New York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, f. DO. 2001. Podstawy optyki. NY: Edukacja wyższa McGraw Hill.
3. Saleh, Bahaa i. DO. 1991. Podstawy fotoniki. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. 1990. Nowoczesna optyka. John Wiley & Sons Canada.
5. Bohren, c.F. 1998. Wchłanianie i rozproszenie światła przez małe cząstki. Kanada: John Wiley & Sons.
6. Wikipedia. Polaryzacja elektromagnetyczna. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com