ЩО ТАКЕ ПОЛЯРИЗОВАНЕ СВІТЛО? - ФІЗИЧНІ - 2025

Поляризоване світло є електромагнітним випромінюванням вібруючі в одній площині , перпендикулярній до напрямку поширення. Вібрація в площині означає, що вектор електричного поля світлової хвилі коливається паралельно простору двох прямокутних компонентів, як це стосується площини поляризації xy.

Природне або штучне світло - це хвильовий потік електромагнітного випромінювання, електричні поля якого коливаються випадковим чином у всіх площинах, перпендикулярних до напрямку поширення. Коли лише частина випромінювання обмежена коливанням в одній площині, то, як кажуть, світло поляризоване.

Вертикально поляризована світлова хвиля в площині, як неполяризовані світлові хвилі, що наштовхуються на поляризаційну решітку. Автор Боб Меліш (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

Один із способів отримання поляризованого світла полягає в ударі променя світла на поляризуючий фільтр, який складається з полімерної структури, орієнтованої в одному напрямку, що дозволяє пропускати крізь нього лише хвилі, що коливаються в одній площині, а решта хвиль поглинаються. .

Промінь світла, який проходить через фільтр, має меншу інтенсивність, ніж падаючий промінь. Ця особливість - спосіб розрізнити поляризоване світло і неполяризоване світло. Людське око не має здатності розрізняти одне і інше.

Світло може бути лінійним, круговим або еліптичним поляризованим залежно від напрямку поширення хвилі. Також поляризоване світло може бути отриманий за допомогою фізичних процесів, таких як відбиття, заломлення, дифракція та відбиття.

Лінійно поляризоване світло

Коли електричне поле світлової хвилі постійно коливається, описуючи пряму лінію в площині, перпендикулярній до розповсюдження, то, як кажуть, світло лінійно поляризований. У цьому стані поляризації фази двох компонентів електричного поля однакові.

Якщо дві хвилі, лінійно поляризовані, що вібрують у площинах, перпендикулярних одна до одної, накладаються, виходить інша лінійно поляризована хвиля. Отримана легка хвиля буде у фазі з попередніми. Дві хвилі знаходяться у фазі, коли вони представляють однакові переміщення за один і той же час.

Лінійна, кругова та еліптична поляризація. За індуктивним навантаженням. (https://commons.wikimedia.org)

Кругове поляризоване світло

Світлова хвиля, вектор електричного поля якої коливається круговим чином в одній площині, перпендикулярній до розповсюдження, кругополяризована. У такому стані поляризації величина електричного поля залишається постійною. Орієнтація електричного поля знаходиться за годинниковою або проти годинникової стрілки.

Електричне поле поляризованого світла описує кругові шляхи з постійною кутовою частотою ω.

Дві лінійно поляризовані світлові хвилі, які накладаються перпендикулярно одна до одної, з різницею фаз 90 °, утворюють кругополяризовану світлову хвилю.

Еліптично поляризоване світло

У цьому стані поляризації електричне поле світлової хвилі описує еліпс у всій площині перпендикулярно до поширення та орієнтований за годинниковою або проти годинникової стрілки в напрямку обертання.

Суперпозиція двох світлових хвиль, перпендикулярних одна одній, однієї з лінійною поляризацією, а іншої з круговою поляризацією та з зсувом фази 90 °, призводить до світлової хвилі з еліптичною поляризацією. Поляризована світлова хвиля схожа на випадок кругової поляризації, але величина електричного поля змінюється.

Відбиття поляризованого світла

Відбиття поляризованого світла було відкрито Малусом у 1808 р. Малус зауважив, що коли промінь неполяризованого світла вражає добре відшліфовану та прозору скляну пластину, частина світла переломлюється при проходженні через плиту, а інша частина відбивається, утворюючи кут 90 ° між заломленим променем і відбитим променем.

Відбитий промінь світла лінійно поляризується коливанням у площині, перпендикулярній напрямку поширення, і ступінь його поляризації залежить від кута падіння.

Кут падіння, під яким повністю поляризований відбитий промінь світла, називається кутом Брюстера (θ _B )

Переломлення поляризованого світла

Якщо промінь неполяризованого світла падає під кутом Брюстера (θ _B ) на стопку скляних пластин, деякі коливання, перпендикулярні площині падіння, відбиваються на кожній із пластин, а решта вібрацій заломлюються.

Результатом чистого результату є те, що всі відбиті пучки поляризовані в одній площині, тоді як заломлені пучки частково поляризовані.

Чим більша кількість поверхонь, заломлений промінь втрачатиме все більше коливань перпендикулярно площині. Зрештою, пропускається світло буде лінійно поляризованим в тій же площині падіння, що і неполяризоване світло.

Розсіювання поляризованого світла

Світло, що потрапляє на дрібні частинки, суспендовані в середовищі, поглинається його атомною структурою. Електричне поле, викликане в атомах і молекулах, має вібрації, паралельні площині коливань падаючого світла.

Так само електричне поле перпендикулярно напрямку поширення. Під час цього процесу атоми випромінюють фотони світла, які відхиляються у всіх можливих напрямках.

Випромінювані фотони складають сукупність хвиль світла, розсіяних частинками. Частина розсіяного світла, перпендикулярна до падаючого променя світла, лінійно поляризована. Інша частина світла, розсіяного в паралельному напрямку, не поляризована, решта світла, що розсіюється частинками, частково поляризована.

Розсіювання частинок розміром, порівнянним з довжиною хвилі падаючого світла, називається розсіюванням Релея. Цей тип розсіювання дає можливість пояснити синій колір неба або червоний колір заходу сонця.

Релеївське розсіювання має залежність, обернено пропорційну четвертої потужності довжини хвилі (1 / λ ⁴ ).

Полярне світло поляризованого світла

Біофренінг - характерна властивість деяких матеріалів, таких як кальцит і кварц, які мають два показники заломлення. Поляризоване світлополярне світло виходить, коли промінь світла потрапляє на світловідбиваючий матеріал, розділяючи на відбитий промінь і два заломлювані промені.

З двох заломлених променів один відхиляється більше, ніж інший, коливаючись перпендикулярно площині падіння, а інший коливається паралельно. Обидва промені виходять з матеріалу з лінійною поляризацією до площини падіння.

Список літератури

1. Гольдштейн, Д. Поляризоване світло. Нью-Йорк: Marcel Dekker, inc., 2003.
2. Дженкінс, Ф.А. та Білий, Н. Е. Основи оптики. NY: Вища освіта McGraw Hill, 2001.
3. Салех, Бахаа Е. А і Тейх, М. С. Основи фотоніки. Канада: John Wiley & Sons, 1991 рік.
4. Гюнтер, Р. Д. Сучасна оптика. Канада: John Wiley & Sons, 1990.
5. Борен, К. Ф. і Хаффман, Д. Р. Поглинання і розсіювання світла дрібними частинками. Канада: Jhon Wiley & Sons, 1998.