В чем заключается явление поляризации света
Так как свет — это отчасти волна, для более точного объяснения этого явления нужно обратиться к поляризации волн.
Поляризация — это процесс или состояние, при котором явление, вещество или объект делится на несколько составляющих. В конкретном случае с волнами, она является характеристикой поперечных волн, которая описывает поведение вектора колеблющейся величины, перпендикулярной к направлению распространения волны. Причем направление колебаний святого вектора в этом случае всегда упорядочен.
Первооткрыватель этого явления
Человека, который первым открыл поляризацию световых волн 1808 году, звали Этьенн Луи Малюс. Это французский инженер, физик и математик. Наблюдая через кусок исландского шпата за светом заходящего солнца в окнах Люксембургского дворца, он кое-что заметил. Оказалось, что при определенном положении кристалла было видно только одно изображение. Так, он предположил, что после отражения от поверхности или прохождения световых волн сквозь анизотропный кристалл, волны света приобретают определенную ориентацию.
Также, независимо от него, другой французский ученый, Жан-Батист Био, теорию открыл поляризацию света при преломлении.
Таким образом, само это явление доказывает волновую природу света и поперечность световых волн.
Свойства света
Так как свет обладает диализом, он показывает волновые свойства, а в некоторых опытах проявляет себя как частицы. Поляризация, как и сказано выше, раскрывает его волновой характер. И, ко всему прочему, доказывает поперечность его волн. Такой вывод был сделан исходя из опытов Малюса. Он пропускал луч света через турмалиновые пластины, поворачивая их на угол φ относительно друг друга.
На рисунке ниже этот эксперимент проиллюстрирован.
Так, интенсивность свечения была прямо пропорциональна cos²φ.
Преломление луча на двое не может существовать с точки зрения продольного характера волн. Для него характерно представление направления луча в качестве оси симметрии. В то время как для поперечных колебаний характерна асимметрия. Это и стало еще одним решающим признаком, выделяющим природу поперечного движения волн света.
А в середине 60-х годов девятнадцатого века Джеймс Клерк Максвелл сделал вывод о том, что свет – это электромагнитные волны. Такое решение было принято на основании совпадения известного значения скорости света и скорости распространения электромагнитных волн. Уже к этому времени поперечность световых волн была доказана. Поэтому Максвелл справедливо полагал, что поперечность электромагнитных волн является еще одним важнейшим доказательством электромагнитной природы света.
Явление поляризации света в природе
Самым ярким примером является солнечное свечение, которое рассеивается на молекулах воздуха. Это явление можно наблюдать с помощью николя или поляризованного светофильтра. Также можно использовать и обычное стекло, затемненное с одной из сторон. Попадая на такое стекло, луч будет практически полностью поляризован. Если постепенно поворачиваться вокруг направления луча, держа стекло неподвижно, можно проследить за этим наглядно. Изображение неба, захваченное стеклом, будет максимально ярким, если вы стоите лицом или спиной солнцу. Если же вы встанете под прямым углом к направлению луча, изображение будет темнее.
По своей сути, любой рассеянный поток свет с неба — пример поляризации, когда солнечные лучи бесконечное количество раз отразились от молекул воздуха.
Практическое применение явления
Многие примеры современного использования поляризации основаны на успокоении яркости солнечных лучей во избежание усталости глаз. Так, поляроидные фильтры используют моряки, чтобы погасить свечение водных бликов, которые мешают обзору. Также они могут использоваться на иллюминаторах самолетов, пароходов или на окнах поездов.
Отличным примером будет и фото- и видеотехника. Для съемки на открытом воздухе при ярком освещении используются поляризационные фильтры, которые убирают «засвет» и выравнивают светотеневой баланс изображения.
В астрофизике или спектроскопии такие фильтры тоже используются. Они позволяют вычленять участки из исследуемого спектра и провоцирующие изменения насыщенности или цветовых оттенков. Чаще всего их применяют для изучения звездных скоплений, туманностей и различных космических тел.
Возникли вопросы? Есть трудности с написанием контрольной работы по физике или любому другому предмету? Специалисты из ФениксХелп помогут с написанием дипломной, курсовой или творческой работы.
Источник
Поляризованный свет в природе
Явление поляризации света, изучаемое и в школьном и в институтском курсах физики, остается в памяти многих из нас как любопытный, находящий применение в технике, но не встречающийся в повседневной жизни оптический феномен. Голландский физик Г. Кеннен в своей статье, опубликованной в журнале «Натуур эн техниек», показывает, что это далеко не так – поляризованный свет буквально окружает нас.
Человеческий глаз весьма чувствителен к окраске (то есть длине волны) и яркости света, но третья характеристика света, поляризация, ему практически недоступна. Мы страдаем «поляризационной слепотой». В этом отношении некоторые представители животного мира гораздо совершеннее нас. Например, пчелы различают поляризацию света почти так же хорошо, как цвет или яркость. И так как поляризованный свет часто встречается в природе, им дано увидеть в окружающем мире нечто такое, что человеческому глазу совершенно недоступно. Человеку можно объяснить, что такое поляризация, с помощью специальных светофильтров он может увидеть, как меняется свет, если «вычесть» из него поляризацию, но представить себе картину мира «глазами пчелы» мы, видимо, не можем (тем более что зрение насекомых отличается от человеческого и во многих других отношениях).
Рис. 1. Схема строения зрительных рецепторов человека (слева) и членистоногого (справа). У человека молекулы родопсина расположены беспорядочно с складках внутриклеточной мембраны, у членистоногих – на выростах клетки, аккуратными рядами
Поляризация – это ориентированность колебаний световой волны в пространстве. Эти колебания перпендикулярны направлению движения луча света. Элементарная световая частица (квант света) представляет собой волну, которую можно сравнить для наглядности с волной, которая побежит по канату, если, закрепив один его конец, другой встряхнуть рукой. Направление колебаний каната может быть различным, смотря по тому, в каком направлении встряхивать канат. Точно так же и направление колебаний волны кванта может быть разным. Пучок света состоит из множества квантов. Если их колебания различны, такой свет не поляризован, если же все кванты имеют абсолютно одинаковую ориентацию, свет называют полностью поляризованным. Степень поляризации может быть различной в зависимости от того, какая доля квантов в нем обладает одинаковой ориентацией колебаний.
Существуют светофильтры, пропускающие только ту часть света, волны которой ориентированы определенным образом. Если через такой фильтр смотреть на поляризованный свет и при этом поворачивать фильтр, яркость пропускаемого света будет меняться. Она будет максимальна при совпадении направления пропускания фильтра с поляризацией света и минимальна при полном, (на 90°) расхождении этих направлений. С помощью фильтра можно обнаружить поляризацию, превышающую примерно 10%, а специальная аппаратура обнаруживает поляризацию порядка 0,1%.
Поляризационные фильтры, или поляроиды, продаются в магазинах фотопринадлежностей. Если через такой фильтр смотреть на чистое голубое небо (при облачности эффект выражен гораздо слабее) примерно в 90 градусах от направления на Солнце, то есть чтобы Солнце было сбоку, и при этом фильтр поворачивать, то ясно видно, что при некотором положении фильтра на небе появляется темная полоса. Это свидетельствует о поляризованности света, исходящего от этого участка неба. Поляроидный фильтр открывает нам явление, которое пчелы видят «простым глазом». Но не надо думать, что пчелы видят ту же темную полосу на небе. Наше положение можно сравнить с положением полного дальтоника, человека, неспособного видеть цвета. Тот, кто различает только черное, белое и различные оттенки серого цвета, мог бы, смотря на окружающий мир попеременно через светофильтры различного цвета, заметить, что картина мира несколько меняется. Например, через красный фильтр иначе выглядел бы красный мак на фоне зеленой травы, через желтый фильтр стали бы сильнее выделяться белые облака на голубом небе. Но фильтры не помогли бы дальтонику понять, как выглядит мир человека с цветным зрением. Так же, как цветные фильтры дальтонику, поляризационный фильтр может лишь подсказать нам, что у света есть какое-то свойство, не воспринимаемое глазом.
Поляризованность света, идущего от голубого неба, некоторые могут заметить и простым глазом. По данным известного советского физика академика С.И. Вавилова, этой способностью обладают 25. 30% людей, хотя многие из них об этом не подозревают. При наблюдении поверхности, испускающей поляризованный свет (например, того же голубого неба), такие люди могут заметить в середине поля зрения слабо-желтую полоску с закругленными концами.
Рис. 2. Фигура Гайдингера
Еще слабее заметны голубоватые пятнышки в ее центре, по краям. Если плоскость поляризации света поворачивается, то поворачивается и желтая полоска. Она всегда перпендикулярна к направлению световых колебаний. Это так называемая фигура Гайдингера, она открыта немецким физиком Гайдингером в 1845 году. Способность видеть эту фигуру можно развивать, если хотя бы раз удастся ее заметить. Интересно, что еще в 1855 году, не будучи знакомым со статьей Гайдингера, напечатанной за девять лет до того в одном немецком физическом журнале, Лев Толстой писал («Юность», глава XXXII): «. я невольно оставляю книгу и вглядываюсь в растворенную дверь балкона, в кудрявые висячие ветви высоких берез, на которых уже заходит вечерняя тень, и в чистое небо, на котором, как смотришь пристально, вдруг показывается как будто пыльное желтоватое пятнышко и снова исчезает. » Такова была наблюдательность великого писателя.
Рис. 3.
В неполяризованном свете (1) колебания электрической и магнитной составляющей идут в самых разных плоскостях, которые можно свести к двум, выделенным на этом рисунке. Но колебаний по пути распространения луча нет (свет в отличие от звука – не продольные колебания). В поляризованном свете (2) выделена одна плоскость колебаний. В свете, поляризованном по кругу (циркулярно), эта плоскость закручивается в пространстве винтом (3). Упрощенная схема объясняет, почему поляризуется отраженный свет (4). Как уже сказано, все существующие в луче плоскости колебаний можно свести к двум, они показаны стрелками. Одна из стрелок смотрит на нас и условно видна нам как точка. После отражения света одно из существующих в нем направлений колебаний совпадает с новым направлением распространения луча, а электромагнитные колебания не могут быть направлены вдоль пути своего распространения.
Фигуру Гайдингера можно увидеть гораздо яснее, если смотреть через зеленый или синий светофильтр.
Поляризованность света, исходящего от чистого неба, – лишь один из примеров явлений поляризации в природе. Другой распространенный случай – это поляризованность отраженного света, бликов, например, лежащих на поверхности воды или стеклянных витрин. Собственно, фотографические поляроидные фильтры и предназначены для того, чтобы фотограф мог в случае необходимости устранять эти мешающие блики (например, при съемке дна неглубокого водоема или фотографировании картин и музейных экспонатов, защищенных стеклом). Действие поляроидов в этих случаях основано на том, что отраженный свет в той или иной степени поляризован (степень поляризации зависит от угла падения света и при определенном угле, разном для разных веществ, – так называемом угле Брюстера – отраженный свет поляризован полностью). Если теперь смотреть на блик через поляроидный фильтр, нетрудно подобрать такой поворот фильтра, при котором блик полностью или в значительной мере подавляется.
Применение поляроидных фильтров в противосолнечных очках или ветровом стекле позволяет убрать мешающие, слепящие блики от поверхности моря или влажного шоссе.
Почему поляризован отраженный свет и рассеянный свет неба? Полный и математически строгий ответ на этот вопрос выходит за рамки небольшой научно-популярной публикации (читатели могут найти его в литературе, список которой приведен в конце статьи). Поляризация в этих случаях связана с тем, что колебания даже в неполяризованном луче уже в определенном смысле «поляризованы»: свет в отличие от звука не продольные, а поперечные колебания. В луче нет колебаний по пути его распространения (см. схему). Колебания и магнитной и электрической составляющей электромагнитных волн в неполяризованном луче направлены во все стороны от его оси, но не по этой оси. Все направления этих колебаний можно свести к двум, взаимно перпендикулярным. Когда луч отражается от плоскости, он меняет направление и одно из двух направлений колебаний становится «запретным», так как совпадает с новым направлением распространения луча. Луч становится поляризованным. В прозрачном веществе часть света уходит вглубь, преломляясь, и преломленный свет тоже, хотя и в меньшей степени, чем отраженный, поляризован.
Рассеянный свет неба не что иное, как солнечный свет, претерпевший многократное отражение от молекул воздуха, преломившийся в капельках воды или ледяных кристаллах. Поэтому в определенном направлении от Солнца он поляризован. Поляризация происходит не только при направленном отражении (например, от водной глади), но и при диффузном. Так, с помощью поляроидного фильтра нетрудно убедиться, что поляризован свет, отраженный от покрытия шоссе. При этом действует удивительная зависимость: чем темнее поверхность, тем сильнее поляризован отраженный от нее свет. Эта зависимость получила название закона Умова, по имени русского физика, открывшего ее в 1905 году. Асфальтовое шоссе в соответствии с законом Умова поляризовано сильнее, чем бетонное, влажное – сильнее, чем сухое. Влажная поверхность не только сильнее блестит, но она еще и темнее сухой.
Заметим, что свет, отраженный от поверхности металлов (в том числе от зеркал – ведь каждое зеркало покрыто тонким слоем металла), не поляризован. Это связано с высокой проводимостью металлов, с тем, что в них очень много свободных электронов. Отражение электромагнитных волн от таких поверхностей происходит иначе, чем от поверхностей диэлектрических, непроводящих.
Поляризация света неба была открыта в 1871 году (по другим источникам даже в 1809 году), но подробное теоретическое объяснение этого явления было дано лишь в середине нашего века. Тем не менее, как обнаружили историки, изучавшие древние скандинавские саги о плаваниях викингов, отважные мореходы почти тысячу лет назад пользовались поляризацией неба для навигации. Обычно они плавали, ориентируясь по Солнцу, но, когда светило было скрыто за сплошной облачностью, что не редкость в северных широтах, викинги смотрели на небо через специальный «солнечный камень», который позволял увидеть на небе темную полоску в 90° от направления на Солнце, если облака не слишком плотны. По этой полосе можно судить, где находится Солнце. «Солнечный камень» – видимо, один из прозрачных минералов, обладающих поляризационными свойствами (скорее всего распространенный на севере Европы исландский шпат), а появление на небе более темной полосы объясняется тем, что, хотя за облаками Солнца и не видно, свет неба, проникающий через облака, остается в какой-то степени поляризованным. Несколько лет назад, проверяя это предположение историков, летчик провел небольшой самолет из Норвегии в Гренландию, в качестве навигационного прибора пользуясь только кристаллом минерала кордиерита, поляризующего свет.
Уже говорилось, что многие насекомые в отличие от человека видят поляризацию света. Пчелы и муравьи не хуже викингов пользуются этой своей способностью для ориентировки в тех случаях, когда Солнце закрыто облаками. Что придает глазу насекомых такую способность? Дело в том, что в глазе млекопитающих (и в том числе человека) молекулы светочувствительного пигмента родопсина расположены беспорядочно, а в глазе насекомого те же молекулы уложены аккуратными рядами, ориентированы в одном направлении, что и позволяет им сильнее реагировать на тот свет, колебания которого соответствуют плоскости размещения молекул. Фигуру Гайдингера можно видеть потому, что часть нашей сетчатки покрыта тонкими, идущими параллельно волокнами, которые частично поляризуют свет.
Любопытные поляризационные эффекты наблюдаются и при редких небесных оптических явлениях, таких, как радуга и гало. То, что свет радуги сильно поляризован, обнаружили в 1811 году. Вращая поляроидный фильтр, можно сделать радугу почти невидимой. Поляризован и свет гало – светящихся кругов или дуг, появляющихся иногда вокруг Солнца и Луны. В образовании и радуги и гало наряду с преломлением участвует отражение света, а оба эти процесса, как мы уже знаем, приводят к поляризации. Поляризованы и некоторые виды полярного сияния.
Наконец, следует отметить, что поляризован и свет некоторых астрономических объектов. Наиболее известный пример – Крабовидная туманность в созвездии Тельца. Свет, испускаемый ею, – это так называемое синхротронное излучение, возникающее, когда быстро летящие электроны тормозятся магнитным полем. Синхротронное излучение всегда поляризовано.
Вернувшись на Землю, отметим, что некоторые виды жуков (например скарабеи), обладающие металлическим блеском, превращают свет, отраженный от их спинки, в поляризованный по кругу. Так называют поляризованный свет, плоскость поляризации которого закручена в пространстве винтообразно, налево или направо. Металлический отблеск спинки такого жука при рассмотрении через специальный фильтр, выявляющий круговую поляризацию, оказывается левозакрученным. Все эти жуки относятся к семейству скарабеев, В чем биологический смысл описанного явления, пока неизвестно.
Источник
Поляризация света или "волшебная плёнка"
Сегодня, хотелось бы рассказать вам о явлении поляризации света. Явление интересное и достаточно простое для понимания. Кроме этого, оно нашло широкое практическое применение. Это явление уже рассматривалось на Пикабу в постах о том как сделать «шпионский монитор» (ссылки давать не буду — множество их). Тем не менее, явление так и осталось без объяснения. Начнём с небольшого видео опыта, для того, чтобы вы поняли — что это такое:
А теперь объяснение. Если рассматривать свет, как электромагнитную волну, то его можно разложить на две составляющие – электрическую и магнитную. Электрическая и магнитная волны распространяются в одном направлении, но направление их колебания происходят под углом 90 градусов друг к другу (прошу прощения за «шакалов»).
При этом, две отдельно взятые световые волны совсем необязательно будут «повернуты» одним и тем же боком. В итоге, складываясь в световой пучок они будут накладываться друг на друга и мы получим примерно следующую картину (вид с торца):
Именно такой свет поступает от большинства источников (солнце, лампочки и т.д.). Такие пучки свет называется неполяризованными. Так в чём же состоит явление поляризации?
Поляризация света – явление, при котором из светового пучка «убираются» все лишние электромагнитные волны. Остаются лишь те, которые лежат в определённой плоскости – плоскости поляризации (примечание для тех, кто ничего не понял: треугольный кубик можно засунуть в треугольное отверстие только повернув его на правильный угол. Пленка выполняет функцию такого сита. Она пропускает только правильно повернутые волны и не пропускает повернутые неправильно). Обычно для поляризации света используют специальную поляризационную плёнку.
Где это используется? В дисплеях мониторов, телефонов и т.д. для повышения контрастности изображения. По сути, если убрать эту плёнку с экрана, мы увидим абсолютно неконтрастное изображения (сплошной бело-серый экран). Т.е. секрет шпионского монитора прост: сдираем плёнку с монитора, клеим на очки — в очках появляется контрастность. Кроме этого, такие плёнки используются в поляризационных фильтрах для фотоаппаратов и солнцезащитных очках (свет, проходящий через облака или отражённый от снеге становится частично поляризованным, и такие очки с фильтрами позволяют убрать блики и повысить контрастность изображения).
Но мы идём дальше. А что будет, если взять вторую такую же плёнку?
Как видно из картинки выше, мы можем ослаблять световую волну, поворачивая пластинки относительно друг друга. Т.е. через первую пластинку идёт уже поляризованный свет, который может ослабляться, проходя через вторую. Кстати, степень ослабления зависит от угла поворота одной пластинки относительно другой — если плоскости поляризации пластинок совпадают, то свет спокойно идёт дальше, если же эти плоскости лежат под углом 90 градусов друг к другу, световой поток ослабляется практически полностью (зависит от качества самой поляризационной плёнки).
А теперь, об использовании этого явления. Самое популярное это — 3D-поляризационные очки.
Принцип их работы прост до невероятности: На линзы очков наклеена поляризационная плёнка — на одной линзе — горизонтально, на другой — вертикально (в итоге угол между плоскостями поляризации — 90 градусов). В итоге: горизонтально поляризованное изображение видит только один глаз, а вертикально поляризованное — другой. Осталось лишь раздобыть специальный монитор, который будет транслировать «сдвоенное изображение» из картинок с горизонтальной и вертикальной поляризацией, каждое из которых будет попадать в нужный глаз (:
Кстати, эта технология используется в IMAX и очки на картинке выше тоже именно оттуда.
Спасибо за терпение, пытался объяснить всё как можно доступнее.
Источник
Поляризация света: её суть и роль в природе
Многие люди считают световую поляризацию феноменальным явлением, которое имеет широкое распространение и применение в технике и практически никогда не встречается в повседневной жизни. На самом деле такое утверждение является не совсем корректным, что было доказано в статье нидерландского физика Г. Кеннена.
Общее понятие
С научной точки зрения, поляризация света – это ориентированность в пространстве световых колебаний, являющихся перпендикулярными относительно направления движения волны. Световой луч состоит из множества простейших элементов, которые называются квантами. Направление их колебаний может быть самым разнообразным. В том случае, когда кванты отличаются идентичной ориентацией, световой поток называется поляризованным. В зависимости от доли таких частиц в том или ином излучении меняется степень поляризации.
Фильтры
Существует ряд фильтров, которые способны пропускать лишь лучи с определённой ориентацией. Если смотреть через них на поляризованный световой поток и одновременно поворачивать, будет меняться яркость. В том случае, когда поляризация света будет совпадать с направлением пропускания, она станет максимальной, а при полном расхождении – минимальной. Приобрести такие фильтры можно в обычных магазинах, специализирующихся на продаже фототехники. При взгляде через них на чистое небо, при условии что Солнце находится сбоку, в определенный момент во время поворачивания станет видна полоса чёрного цвета. Она является доказательством того, что исходящие от этого участка неба световые волны являются поляризованными.
Фигура Гайдингера
В своё время, известный физик из СССР С. И. Вавилов провёл исследования, по результатам которых выдвинул интересную теорию. Согласно ей, поляризация света видна без каких-либо вспомогательных устройств примерно каждому четвёртому человеку на планете. При этом большинство из этих людей даже не подозревают о наличии такой особенности у собственного зрения. При взгляде на то же голубое небо в центре их поля зрения появляется едва заметная жёлтая полоска со слегка закруглёнными концами. Посередине и на краях также есть бледные пятнышки голубоватого цвета. При поворачивании плоскости поляризации полоса также поворачивается, ведь относительно направления световых колебаний она всегда является перпендикулярной. В науке это явление известно как фигура Гайдингера. Она названа в честь немецкого физика, который открыл ее в 1845 году. Если хоть раз её заметить, способность видеть это пятнышко можно развивать. Следует отметить, что при использовании синего либо зелёного светофильтра фигура Гайдингера видна довольно чётко.
Примеры поляризации света и способ её устранения
Поляризация света, источником которого является чистое небо, – это лишь самый простой и широко использующийся пример этого явления. Другими довольно распространёнными случаями можно назвать блики, что лежат на стеклянных витринах и поверхности воды. При необходимости устранить их можно при помощи специальных поляроидных фильтров, которыми чаще всего пользуются фотографы. Они становятся незаменимыми, если нужно запечатлеть на фото какие-либо защищённые стеклом картины либо музейные экспонаты. Принцип их действия основан на том факте, что любой отражённый свет в зависимости от угла своего падения имеет ту или иную степень поляризации. Таким образом, при взгляде на блик можно без труда подобрать такой угол расположения фильтра, при котором он будет подавлен, вплоть до полного исчезновения. Аналогичного принципа придерживаются производители качественных противосолнечных очков. Благодаря использованию в их стекле поляроидных фильтров можно убрать мешающие блики, исходящие от поверхности мокрого шоссе либо морской поверхности.
Закон Умова
Любой рассеянный свет с неба представляет собой солнечные лучи, которые претерпели многочисленные отражения от молекул воздуха, а также не раз переломились в ледяных кристаллах либо каплях воды. Вместе с этим, процесс поляризации характерен не только для направленного отражения (к примеру, от воды), но и для диффузного. В 1905 году было доказано, что чем темнее поверхность, от которой отражается световая волна, тем большей является степень поляризации. В историю это вошло, как закон Умова, названный в честь физика, которому удалось доказать эту зависимость. Если рассмотреть её на элементарном примере с асфальтным шоссе, то получается, что во влажном состоянии оно является более поляризованным, чем в сухом виде.
Источник
Что такое поляризация света, кто придумал и как получить поляризованный свет
В современном мире любое применение должно обосновываться экономической эффективностью, удобством, простотой. Поляризация света все чаще встречается в жизни человека. На ее основе работает большинство приборов и устройств.
Что такое поляризация света
Термин поляризации дает оценку поперечных волн. Представляет состояние вектора колеблющейся величины в плоскости, поперечной направленности распространения волны.
Если тенденции колебаний светового вектора упорядочены, то освещение именуется поляризованным.
Колебания одинаковой частоты электромагнитных излучений могут иметь поляризирование:
- Линейную. Она перпендикулярно направлена распространению волны.
- Круговую. В связи с тенденцией верчения вектора индукции, поляризация правая либо левая.
- Эллиптическую. Возникает в промежутке с круговой и линейной поляризациями.
alt=»График поляризации линия» width=»119″ height=»300″/> Линейная alt=»График поляризации круг» width=»119″ height=»300″/> Круговая alt=»График поляризации овал» width=»119″ height=»300″/> Эллиптическая
Кто открыл явление и что оно доказывает
В первый раз эксперименты согласно поляризации света поставлены в 1690 г Гюйгенсом (голландский ученый). Суть эксперимента в том, что ученый пропустил через исландский шпат световое излучение. При этом происходит поперечная анизотропия луча.
Данное проявление получило название парное лучепреломление. Если кристаллик вращать сравнительно тенденции начальной полупрямой, так крутятся тот и другой луч при выходе из кристалла.
В 1809 г. французский инженер Малюс Э. открывает закон, после названный в его честь. В его экспериментах освещение поочередно пропускается посредством двух одинаковых пластин турмалина. Сияние направлялось вертикально плоскости кристалла турмалина, вырезанного параллельно зрительной оси. Если луч на своем пути встречает два препятствия в виде кристаллов турмалина, то насыщенность прошедшего луча, изменяется от альфа угла между осями по закону Малюса и выражается:
Шотландский физик Никол Уильям изобрел в 1828 году поляризатор. Это прибор для получения линейно-поляризованного света (призма Никола). Через одиннадцать лет осуществил совмещение таких призм в единый прибор, что широко применяется и сегодня.
Откуда берется
Световой поток, который попадает в наше окружение, в основном неполяризован. Излучение от солнца, лампочек – свет, где вектор колеблется в разных направлениях. Если работа за компьютером и монитор жидкокристаллический, то в нем поляризованный источник.
Чтобы видеть поляризованный свет, надо естественный поток пропустить через анизотропную сферу. Она и есть поляризатор, который отрезает ненужные направления колебаний, сохраняя одно.
В числе поляризаторов применяются кристаллы. Одним из природных, часто применяемых – турмалин.
Еще методом извлечения поляризованного потока излучения является отражение с диэлектрика. Если луч опускается в рубеж области 2-ух сфер, поток делится на отображенный и надломленный. Лучи получаются отчасти поляризованными, при этом степень поляризации находится в зависимости от угла падения.
Как получить
Таким образом получить поляризование светового потока можно тремя способами:
- Отражением от диэлектриков. Где степень зависит от угла падения и степени преломления.
- Пропустить поток сияния через анизотропную среду. Луч, направленный на толстый кристалл, получит параллельное разъединение на выходе.
- Поляризатор (призма Николя).
Рекомендуем посмотреть видео на тему “Закон Малюса”.
Практическое применение явления поляризации света
Поляризование света интересно не только с научной точки зрения. Она нашла широкое применение на практике. Примеры применения:
- 3Д кинематография;
- очки от солнца с поляризацией – защищают глаза от отблесков солнца от воды и света фар встречных авто;
- фототехника – фильтры поляризационные;
- поляроиды применяются в геофизике при изучении свойств облака, при фотографировании затуманенных мест;
- поляриметры применимы в медицине при определении концентрации сахара в крови, при этом используется угол поворота плоскости поляризации.
В заключение
Поляризация света — природное явление не очень сложное для понимания человеком. Поэтому она находит широкое применение в человеческой деятельности.
Интересные факты? Оставьте комментарий, поделитесь статьей с друзьями в соцсетях.
Источник