De polarisering av ljus Det är fenomenet som uppstår när den elektromagnetiska vågen som utgör synligt ljus svänger i en föredragen riktning. En elektromagnetisk våg består av en elektrisk våg och en magnetisk våg, båda tvärs utbredningsriktningen. Magnetisk svängning är samtidigt och oskiljbar från elektrisk svängning och sker i ömsesidigt ortogonala riktningar..
Det ljus som de flesta ljuskällor avger, till exempel solen eller en glödlampa, är icke-polariserat, vilket innebär att båda komponenterna: elektriska och magnetiska, svänger i alla möjliga riktningar, men alltid vinkelrätt mot utbredningsriktningen..
Men när det finns en föredragen eller unik svängningsriktning för den elektriska komponenten så talar vi om en polariserad elektromagnetisk våg. Vidare, om oscillationsfrekvensen är i det synliga spektrumet, så talar vi om polariserat ljus..
Därefter kommer vi att se typerna av polarisering och de fysiska fenomen som producerar polariserat ljus..
Artikelindex
Linjär polarisering inträffar när svängningsplanet för ljusvågens elektriska fält har en enda riktning, vinkelrät mot utbredningsriktningen. Detta plan tas enligt konvention som polariseringsplan.
Och den magnetiska komponenten beter sig densamma: dess riktning är vinkelrät mot vågens elektriska komponent, den är unik och den är också vinkelrät mot utbredningsriktningen..
Den övre figuren visar en linjärt polariserad våg. I det visade fallet oscillerar den elektriska fältvektorn parallellt med X-axeln, medan magnetfältvektorn oscillerar samtidigt till den elektriska, men i Y-riktningen. Båda svängningarna är vinkelräta mot Z-utbredningsriktningen..
Sned linjär polarisering kan uppnås som ett resultat av superpositionen av två vågor som svänger i fas och har ortogonala polarisationsplan, som visas i figuren nedan, där svängningsplanet för det elektriska fältet i ljusvågen visas i blått ..
I detta fall har amplituden för ljusvågens elektriska och magnetiska fält konstant magnitud, men dess riktning roterar med konstant vinkelhastighet i riktningen tvärs utbredningsriktningen..
Den nedre figuren visar rotationen av det elektriska fältets amplitud (i röd färg). Denna rotation är resultatet av summan eller superpositionen av två vågor med samma amplitud och linjärt polariserade i ortogonala plan, vars fasskillnad är π / 2 radianer. De visas i figuren nedan som blå respektive gröna vågor.
Sättet att skriva komponenterna matematiskt x och Y av det elektriska fältet för en våg med höger cirkulär polarisering, amplitud Eo och det sprider sig i riktning z det är:
OCH = (Ex i; Hallå j; Ez k) = Eo (Cos [(2π / A) (c t - z)] i; Cos [(2π / λ) (c t - z) - π / 2] j; 0 k)
Istället en våg med vänsterhänt cirkulär polarisering amplitud Eo som sprider sig i riktningen z representeras av:
OCH = (Ex i; Hallå j; Ez k) = Eo (Cos [(2π / A) (c t - z)] i, Cos [(2π / λ) (c t - z) + π / 2] j, 0 k)
Observera att tecknet ändras av fasskillnaden för en kvartvåg av komponenten Y, avseende komponenten x.
Så mycket för ärendet dextro-roterande Vad vänsterhänt, magnetfältvektorn B är relaterad till den elektriska fältvektorn OCH för vektorprodukt mellan enhetsvektorn i förökningsriktningen och OCH, inklusive en skalfaktor lika med det inversa av ljusets hastighet:
B = (1 / c) ellerz ｘ OCH
Elliptisk polarisation liknar cirkulär polarisering, med skillnaden att fältets amplitud roterar och beskriver en ellips istället för en cirkel..
Vågen med elliptisk polarisering är superpositionen för två linjärt polariserade vågor i vinkelräta plan med ett förskott eller fördröjning av π / 2 radianer i fasen av en i förhållande till den andra, men med tillägget att amplituden för fältet i var och en av komponenterna är olika.
När en icke-polariserad ljusstråle träffar en yta, till exempel glas eller vattenytan, reflekteras en del av ljuset och en del överförs. Den reflekterade komponenten är delvis polariserad, såvida inte strålens infall är vinkelrät mot ytan.
I det speciella fallet att den reflekterade strålens vinkel bildar en rät vinkel med den sända strålen, har det reflekterade ljuset total linjär polarisation, i riktningen normal till infallsplanet och parallellt med den reflekterande ytan. Infallsvinkeln som ger total polarisation genom reflektion är känd som Brewster vinkel.
Vissa material möjliggör selektiv överföring av ett visst polariseringsplan av ljusvågens elektriska komponent.
Detta är egenskapen som används för tillverkning av polariserande filter, där en jodbaserad polymer i allmänhet används, sträckt till gränsen och inriktad som ett rutnät, komprimerat mellan två glasark..
Ett sådant arrangemang fungerar som ett ledande galler som "kortsluter" den elektriska komponenten i vågen längs spåren och låter de tvärgående komponenterna passera genom polymerbunten. Det överförda ljuset är således polariserat i striatumets tvärriktning.
Genom att placera ett andra polariserande filter (kallad analysator) på det redan polariserade ljuset kan en slutareffekt erhållas..
När analysatorns orientering sammanfaller med polariseringsplanet för det infallande ljuset passerar allt ljus genom, men för den ortogonala riktningen släcks ljuset helt.
För mellanlägena finns partiell ljuspassage, vars intensitet varierar beroende på Malus lag:
Jag = Io Costvå(θ).
Ljus i vakuum, som alla elektromagnetiska vågor, fortplantas med en hastighet c cirka 300 000 km / s. Men i ett genomskinligt medium är dess hastighet v det är lite mindre. Kvoten mellan c Y v det kallas brytningsindex av det genomskinliga mediet.
I vissa kristaller, såsom kalcit, är brytningsindex olika för varje polarisationskomponent. Av denna anledning, när en ljusstråle passerar genom ett glas med dubbelbrytning, separeras strålen i två strålar med linjär polarisering i ortogonala riktningar, vilket verifierats med ett polarisator-analysatorfilter..
Ljus som reflekteras från havs- eller sjövatten är delvis polariserat. Ljuset från den blå himlen, men inte från molnen, är delvis polariserat.
Vissa insekter gillar skalbaggen Cetonia aurata reflekterar ljus med cirkulär polarisering. Bilden nedan visar detta intressanta fenomen, där ljuset som reflekteras av skalbaggen successivt kan observeras utan filter, med ett höger polariserande filter och sedan med ett vänster polariserande filter..
Dessutom har en spegel placerats som producerar en bild med ett inverterat polarisationstillstånd i förhållande till ljusets direkt reflekterade av skalbaggen..
Polarisationsfilter används vid fotografering för att eliminera bländning som produceras av reflekterat ljus från reflekterande ytor såsom vatten..
De används också för att eliminera bländning som produceras av delvis polariserat blå himmelljus, vilket ger bättre kontrastfoton..
Inom kemi, liksom inom livsmedelsindustrin, kallas ett instrument polarimeter, som gör det möjligt att mäta koncentrationen av vissa ämnen som i lösning producerar en rotation av polarisationsvinkeln.
Till exempel, genom passage av polariserat ljus och med hjälp av en polarimeter, kan sockerkoncentrationen i juice och drycker snabbt bestämmas för att verifiera att den överensstämmer med tillverkarens standarder och hälsokontroller.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.