Jenis polarisasi cahaya, contoh, aplikasi

The Polarisasi cahaya Ini adalah fenomena yang berlaku apabila gelombang elektromagnet yang membentuk cahaya yang kelihatan berayun dalam arah keutamaan. Gelombang elektromagnet terdiri daripada gelombang elektrik dan gelombang magnet, kedua -duanya melintang ke arah penyebaran. Ayunan magnet serentak dan tidak dapat dipisahkan dari ayunan elektrik dan berlaku dalam arah yang saling ortogonal.

Cahaya yang paling bercahaya sumber memancarkan, seperti matahari atau mentol, tidak polarisasi, yang bermaksud bahawa kedua-dua komponen: elektrik dan magnet, berayun dalam semua arah yang mungkin, walaupun selalu tegak lurus ke arah penyebaran. 

Tetapi apabila terdapat arah keutamaan atau ayunan komponen elektrik maka ada ceramah gelombang elektromagnetik terpolarisasi. Selain itu, jika kekerapan ayunan berada dalam spektrum yang kelihatan, maka ada ceramah cahaya terpolarisasi.

Seterusnya kita akan melihat jenis polarisasi dan fenomena fizikal yang menghasilkan cahaya terpolarisasi.

[TOC]

Jenis polarisasi

Polarisasi linear

Gambar rajah gelombang elektromagnet dengan polarisasi linear ditunjukkan. Bidang elektrik berayun selari dengan paksi x, sementara medan magnet secara serentak berayun ke elektrik tetapi ke arah dan arah. Kedua -dua ayunan berserenjang dengan arah penyebaran z. Sumber: Wikimedia Commons.

Polarisasi linear berlaku apabila satah ayunan medan elektrik gelombang cahaya mempunyai satu arah, tegak lurus ke arah penyebaran. Satah ini diambil, oleh konvensyen, sebagai satah polarisasi.

Dan komponen magnet berkelakuan sama: arahnya berserenjang dengan komponen elektrik gelombang, ia adalah unik dan juga tegak lurus dengan arah penyebaran. 

Angka atas menunjukkan gelombang terpolarisasi secara linear. Dalam kes itu menunjukkan vektor medan elektrik berayun selari dengan paksi x, manakala vektor medan magnet secara serentak berayun ke elektrik, tetapi ke arah dan arah dan. Kedua -dua ayunan berserenjang dengan arah penyebaran z.

Ia boleh menjadi linearization serong akibat daripada tumpang tindih dua gelombang yang berayun dalam fasa dan mempunyai rancangan polarisasi ortogonal, seperti kes yang ditunjukkan dalam angka yang lebih rendah, yang menunjukkan biru satah ayunan medan elektrik dalam gelombang cahaya dalam gelombang cahaya dalam gelombang cahaya dalam gelombang cahaya dalam gelombang cahaya.

Boleh melayani anda: Gelombang Senoid: Ciri, Bahagian, Pengiraan, ContohGelombang biru mewakili ayunan medan elektrik gelombang elektromagnet dengan polarisasi linear serong kerana tumpang tindih dua komponen medan terpolarisasi secara linear dalam pesawat ortogonal. Sumber: Wikimedia Commons.

Polarisasi bulat

Dalam kes ini, amplitud medan elektrik dan magnet gelombang bercahaya mempunyai magnitud yang tetap, tetapi arahnya berkisar dengan kepantasan sudut yang tetap dalam arah melintang ke arah penyebaran.

Angka yang lebih rendah menunjukkan giliran amplitud medan elektrik (dalam warna merah). Giliran ini hasil dari jumlah atau tumpang tindih dua gelombang dengan amplitud yang sama dan terpolarisasi secara linear dalam pesawat ortogonal, yang perbezaan fasa adalah π/2 radians. Mereka diwakili dalam angka yang lebih rendah sebagai gelombang biru dan hijau masing -masing.

Polarisasi bulat. Sumber: Wikimedia Commons

Cara menulis secara matematik x dan dan medan elektrik gelombang dengan Dextrogy -polarisasicular polarisasi, amplitud Eo dan yang menyebarkan ke arah z adalah:

Dan = (Ex Yo; Hey J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]] Yo; Cos [(2π/λ) (c t - z) - π/2] J; 0 k)

Sebaliknya, gelombang dengan Polarisasi Pekeliling Levógira amplitud Eo yang menyebarkan ke arah z Ia diwakili oleh:

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

Perhatikan bahawa tanda itu diubah dalam perbezaan fasa gelombang komponen dan, Mengenai komponen x.

Kedua -duanya untuk kes itu dextro-rotatory sebagai levogiro, Vektor medan magnet B Ia berkaitan dengan vektor medan elektrik Dan oleh produk vektor antara vektor unit dalam arah penyebaran dan Dan, termasuk faktor skala yang sama dengan kebalikan dari kelajuan cahaya:

B = (1/c) atau_z ｘ Dan

Polarisasi elips

Polarisasi elips sama dengan polarisasi bulat, dengan perbezaan bahawa amplitud medan patah yang menggambarkan elips bukannya bulatan.

Boleh melayani anda: galaksi elips: pembentukan, ciri, jenis, contoh

Gelombang dengan polarisasi elips adalah tumpang tindih dua gelombang terpolarisasi secara linear dalam pesawat tegak lurus dengan pendahuluan atau kelewatan π/2 Radianes dalam fasa satu berkenaan dengan yang lain, tetapi dengan penambahan bahawa amplitud medan dalam setiap komponen adalah berbeza.

Fenomena disebabkan oleh polarisasi bercahaya

Refleksi

Apabila rasuk cahaya yang tidak polarisasi mempengaruhi permukaan, contohnya kaca, atau permukaan air, sebahagian daripada cahaya dicerminkan dan sebahagiannya ditransmisikan. Komponen yang dicerminkan mempunyai polarisasi separa, melainkan kejadian rasuk berserenjang ke permukaan. 

Dalam kes tertentu bahawa sudut rasuk yang dicerminkan membentuk sudut lurus dengan rasuk yang ditransmisikan, cahaya yang dicerminkan mempunyai polarisasi linear total, dalam arah normal ke satah insiden dan selari dengan permukaan reflektif. Sudut kejadian yang menghasilkan polarisasi total dengan refleksi dikenali sebagai Sudut Brewster.

Penyerapan selektif

Sesetengah bahan membenarkan penghantaran selektif satah polarisasi tertentu komponen elektrik gelombang cahaya. 

Ini adalah harta yang digunakan untuk pembuatan penapis polarisasi, di mana polimer berasaskan polimer yang diregangkan ke had dan diselaraskan oleh grid, dipadatkan di antara dua lembaran kaca biasanya digunakan.

Pelupusan sedemikian bertindak sebagai grid konduktif yang "pendek -sirkuit" komponen elektrik gelombang di sepanjang tanda regangan, dan membolehkan laluan komponen melintang ke fibrado polimer. Cahaya yang dihantar dipolarisasi dalam arah melintang.

Meletakkan penapis polarisasi kedua (dipanggil penganalisis) dalam cahaya yang sudah polarisasi anda boleh mendapatkan kesan pengatup.

Apabila orientasi penganalisis bertepatan dengan satah polarisasi cahaya kejadian semua cahaya berlalu, tetapi untuk arah ortogonal, cahaya sepenuhnya dipadamkan.

Untuk kedudukan pertengahan terdapat cahaya separa cahaya, yang intensitasnya bervariasi mengikut Undang -undang Malus:

I = io cos²(θ).

Boleh melayani anda: aliran medan elektrik

Birrefringencia kristal

Anjakan cahaya melalui kaca birrefringent

Cahaya dalam vakum, seperti setiap gelombang elektromagnet, merebak dengan kelajuan c kira -kira 300.000 km/s. Tetapi dalam medium lut v agak kecil. Kota antara c dan v Ia dikenali sebagai Indeks refraktif dari medium lut.

Dalam beberapa kristal, seperti kalsit, indeks biasan adalah berbeza untuk setiap komponen polarisasi. Atas sebab ini apabila rasuk cahaya melintasi kristal dengan birrefringence, rasuk dipisahkan menjadi dua rasuk dengan polarisasi linear dalam arah ortogonal, seperti yang diperiksa dengan penapis analyzer polarisasi.

Contoh polarisasi cahaya

Cahaya yang dicerminkan oleh permukaan laut atau tasik mempunyai polarisasi separa. Cahaya langit biru, tetapi tidak dari awan, sebahagiannya terpolarisasi.

Beberapa serangga seperti kumbang CEtonia aurerata mencerminkan cahaya dengan polarisasi bulat. Angka yang lebih rendah menunjukkan fenomena yang menarik ini, di mana berturut -turut cahaya yang dicerminkan oleh kumbang tanpa penapis dapat diperhatikan, dengan penapis polarisasi yang tepat dan kemudian dengan penapis polarisasi kiri.

Di samping itu, cermin telah diletakkan yang menghasilkan imej dengan keadaan polarisasi terbalik berkenaan dengan cahaya yang ditunjukkan secara langsung oleh kumbang.

Polarisasi bulat kanan yang dihasilkan oleh kumbang cetonia aratrata. Sumber: Wikimedia Commons.

Aplikasi polarisasi bercahaya

Penapis polarisasi digunakan dalam fotografi untuk menghapuskan kilat yang dihasilkan oleh cahaya yang dicerminkan oleh permukaan reflektif seperti air.

Mereka juga digunakan untuk menghapuskan cahaya yang dihasilkan oleh cahaya langit biru terpolarisasi, dengan cara ini gambar dengan kontras yang lebih baik diperolehi.

Dalam kimia, serta dalam industri makanan, alat yang dipanggil polarimeter, yang membolehkan untuk mengukur kepekatan bahan -bahan tertentu yang dalam larutan menghasilkan putaran sudut polarisasi.

Sebagai contoh, dengan melewati cahaya terpolarisasi dan dengan bantuan polarimeter, kepekatan gula dalam jus dan minuman dapat ditentukan untuk mengesahkan bahawa ia sesuai dengan piawaian pengilang dan kawalan sanitari.

Rujukan

1. Goldstein, d. Cahaya polarisasi. New York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, f. Ke. 2001. Asas optik. NY: Pendidikan Tinggi McGraw Hill.
3. Saleh, Bahaa dan. Ke. 1991. Asas fotonik. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, r d. 1990. Optik moden. John Wiley & Sons Canada.
5. Bohren, c.F. 1998. Penyerapan dan penyebaran cahaya oleh zarah kecil. Kanada: John Wiley & Sons.
6. Wikipedia. Polarisasi elektromagnet. Pulih dari: Adakah.Wikipedia.com