Polarisatioun an natierlech Luucht. Polarisatioun Liichtjoer Géigesaz natierlech

D'Wellen sinn vun zwou Aarte. D'longitudinal vibrational perturbation fir hir Richtung zoudem parallel. E Beispill ass de Passage vun Toun an der Loft. Queeschformat Wellen aus Stéierungen déi op e Wénkel vun 90 ° an d'Richtung vun Bewegung sinn. Zum Beispill, bewierkt d'Schwéngung horizontal duerch d'Mass vum Waasser vertikalen Schwéngungen op senger Uewerfläch laanschtgoungen.

D'Entdeckung vun

Eng Zuel vun mysteriéis optesch Effekter an der Mëtt vun der XVII Joerhonnert observéiert, huet erkläert ginn, wann de Polarisatioun an natierlech Luucht als Deel Phänomen preservéiert ugefaang gin an der Richtung vun hire Schwéngungen sech entdeckt. Den éischte sougenannte Polariséierung Effekt war am Joer 1669 vum däneschen Physiker Erasmus Bartholin entdeckt. Wëssenschaftlech observéiert duebel Refraktioun oder birefringence an Island spar oder Kalzium (Kristallsglas produzéiert Form vun Kalzium kënne). Wann Liicht duerch e calcite Kristallsglas produzéiert Passë nëmme et, produzéiert zwee Biller mateneen aner Familljemembere onreegelméissegen sinn.

Newton iwwer dëst Phänomen kennt a seet, datt vläicht Liichtjoer corpuscles hunn asymmetry oder "een-dofir", dass d'Ursaach vun der Équipe vun zwee Biller ginn hätt. Huygens, konnt eng zäitgenëssesch vun Newton seng Theorie vun duebel Refraktioun vun Elementar- Wellen ze erklären, mä leider huet hien de richteg Bedeitung vun den Effet net verstoen. Birefringence nach e Rätsel bis Thomas Young an de franséische Physiker Augustin-Jean kee Fresnel ugeholl datt Wellen vun Liichtjoer sinn Queeschformat. Eng einfach Iddi ass erlaabt ze erklären wat Polarisatioun an natierlech Luucht. Dat gëtt engem natierlechen a sympathesch Kader Polariséierung Effekter fir analyséiert.

D'birefringence ass duerch eng Kombinatioun vun zwee orthogonal polarizations ëmmer, all vun deem sengem Deel Drorakéit huet. Well vun der Differenz vun Vitesse vun den zwee Deeler hu verschidden Mais bestinn, an dofir sinn se anescht duerch d'Material refracted, produzéiert zwee Biller.

Polarisatioun an natierlech Luucht: Maxwell Theorie

Fresnel entwéckelt séier eng ëmfaassend Modell vun Queeschformat Wellen, déi zu der birefringence an eng Rei vun anere optesch Effekter gefouert. Véierzeg Joer méi spéit, de elektromagnéiteschen Theorie d'Maxwell Helikopter erkläert de Queeschformat Natur vum Liicht.

Elektromagnéitesch Wellen Maxwell komponéiert vum Magnéitfeld an elektresch Felder vertikal zu der Richtung herrlechen oscillating. D'Felder sinn op e Wénkel vun 90 ° zu all aner. An dësem Fall d'Richtung vun zoudem Verbreedung vum Magnéitfeld an elektresch Felder Form e Recht-Aufgab System koordinéieren. Fir engem Deel mat der Frequenz f an der Längt λ (se beschäftegen Ofhängegkeet λf = c), dat am positive x Richtung Kombinatiounen, sinn d'Felder mathematically beschriwwen:

• E (x, t) = E ₀ Cos (2 π x / λ - 2 π ft) y ^;
• B (x, t) = B ₀ Cos (2 π x / λ - 2 π ft) Z ^.

Déi Equatioune weisen dass d'elektreschen a magnéitesche Felder an Phas mat all aner sinn. Zu all Zäit kritt, erreechen se gläichzäiteg hir maximal Wäerter an engem Raum t'selwecht E ₀ a B _0. Dës Amplituden sinn net onofhängeg. Maxwell seng Equatiounen opzeweisen datt E ₀ = CB ₀ fir all elektromagnéitesch Wellen am vacuo.

der Polariséierung Richtung

An der Beschreiwung vun der Orientatioun vum Magnéitfeld an elektresch Felder vun Liichtjoer Wellen sinn typesch nëmmen d'Richtung vun der elektrescht Feld weg. D'Magnéitfeld Vecteure ass vun der Noutwendegkeete vun perpendicularity Felder an hir perpendicularity op d'Richtung vun herrlechen alles. Natierlech an linear Polarisatioun Liichtjoer ass den Plënneren Schwéngung vun fixen Richtungen an datt an de leschten Terrain oscillate charakteriséiert.

Et ginn aner méiglech Polariséierung Staaten. Am Fall vun kreesfërmeg vectors vum Magnéitfeld an elektresch Felder sinn rotated relativ zu der Ausbreedung Richtung um konstante Amplituden. Elliptically Polarisatioun Liichtjoer ass an engem Mëttelstuf Positioun tëscht der Linearschrëft an kreesfërmeg polarizations.

unpolarized Liichtjoer

Atomer op der Uewerfläch vun engem gehëtzt Filament, déi elektromagnéitesch Stralung Generéiere, sinn, onofhängeg vun all aner. All Stralung kann ongeféier den Zich vun kuerzer Dauer vun 10 bis 10 ^{-9 -8} Sekonnen Virbild ginn. Elektromagnéitesche Wellen aus der Filament, ass eng superposition vun dësen Zich, all vun deem eegene Polariséierung Richtung huet. Betrag konzentréiert zoufälleg Zich Formen d'Schwéngung Polariséierung Vecteure vun déi séier a erratically schwankt. Wéi engem Deel ass unpolarized genannt. All natierlechen Ursprong vun Liichtjoer, dorënner der Sonn, Ungarn, Luuchten, unisse Luuchten a Brand geroden, produzéiere esou Stralung. Allerdéngs ass oft natierlechen Liicht deelweis wéinst MÉI Effekt an Nodenken Polarisatioun.

Sou, besteet den Ënnerscheed aus natierleche Polarisatioun Liichtjoer vun der Tatsaach, dass an der éischter Schwéngunge vun engem Fliger geschéien.

Quelle vun Polarisatioun Stralung

Polarisatioun Liicht kann produzéiert ginn, wou d'raimlech Orientatioun alles. Een Beispill ass d'Stralung ka Stralung, an déi héich-Energie gelueden Deelercher an engem stellare Magnéitfeld Plënneren an produzéiert gëtt Polarisatioun elektromagnéiteschen Deel. Et gi vill gutt-bekannt astronomeschen Quellen, dass natierlech Polarisatioun Liichtjoer produzéiert gëtt. Dozou gehéiert Niwwelen, Supernova Iwwerreschter, an aktive galaktesche Kären. kosmescher Stralung Polariséierung ass fir studéiert d'Eegeschafte vu sengem Quellen ze bestëmmen.

polaroid FILTER

Polarisatioun an natierlech Luucht ginn duerch laanschtgoungen duerch eng Rei vu Material, déi gemeinsam vun deenen ass déi vun der American Physiker Edwin Land geschaf polaroid getrennt,. D'FILTER besteet aus laanger Ketten vun Kuelewaasserstoff Molekülle konzentréiert an eng Richtung vun der Hëtzt Behandlung Prozess. Protein zu selektiv Stralung absorbéieren, d'elektrescht Feld ass parallel zu hirer Orientéierung. D'Liichtjoer der polarizer verloosse ass linear Polarisatioun. Seng elektrescht Feld vertikal zu der Richtung molekulare Orientatioun. Polaroid huet Applikatioun an vill Felder, dorënner Sonnebrëller a Filtere fonnt dass den Effet vun der spigelt a Fragmenter Liichtjoer reduzéieren.

Natierlech a polariséiertem Liicht: d'Gesetz vum Navis

An 1808, fonnt Physiker Etienne Louis Navis dass Liicht aus Net-Metallkugele Fläch spigelt, deelweis Polarisatioun. D'Ausmooss vun dëser Effekt hänkt de Wénkel vun Heefegkeet an d'Mais dann Index vun der Onmass Material. An ee vun de extrem Fäll wou d'tangent vun de Wénkel vun Heefegkeet vun Loft an d'Mais dann Index vun der Onmass Material selwecht ass, gëtt de reflektéierte Liicht komplett linear Polarisatioun. Dëse Phänomen ass als Brewster d'Gesetz bekannt (genannt no hirem Entdecker, déi iwwermotivéiert Physiker David Brewster). Der Polariséierung Richtung zu der Uewerfläch bidden parallel. Well normalerweis unisse Chrëschtdag op Reflexiounen aus horizontal Fläch geschéien wéi Stroossen a Waasser, sinn Filtere dacks zu Sonnebrëller benotzt horizontal Polarisatioun Liicht ze bleiwen an dofir selektiv de Reflexioune vun Liichtjoer ewechzehuelen.

Rayleigh Effekt

Liicht Effekt vun ganz kleng Objeten hir Dimensiounen si méi kleng wéi d'Wellelängt (de sougenannte Rayleigh Effekt nom englesche Wëssenschaftler Här Rayleigh), schaaft och eng partiell Polariséierung. Wann Sonn der Äerd an d'Atmosphär Eiffeltuerm, ass et duerch Loft Molekülle verspreet. Äerd an erreecht Polarisatioun natierlechen Liicht Fragmenter. D'Ausmooss vun Polariséierung ass ofhängeg op Effekt Wénkel. Zanter Mann tëscht natierlechen a polariséiertem Liicht z'ënnerscheeden net, dat Effekt geet normalerweis begeeschteren. Trotzdem, reagéieren den Ae vu villen Insekten bis se, a si benotzen der relativer Polariséierung tëscht de Fragmenter Stralung als Navigatioun Outil. Normal FILTER Kamera dass benotzt ass Hannergrond Stralung am helle Sonneliicht ze reduzéieren, ass eng einfach linear polarizer, déi d'Polarisatioun Liicht an natierlech Rayleigh trennt.

anisotropic Material

Polariséierung Auswierkunge sinn am optically anisotropic Material (an déi observéiert de Mais Index individuell mat der Direktioun vun Polariséierung), wéi birefringent Kristaller, e puer biologescher Strukturen an optically aktiv Materialien. Technologesch Applikatiounen och polarizing Mikroskopen, flësseg Kristallsglas produzéiert weist an optesch Instrumenter fir Material Fuerschung benotzt ginn.