Polarized en natuerlike ljocht. polarized ljocht yn tsjinstelling ta natuerlike

De weagen binne fan twa soarten. De longitudinaal vibrational perturbation parallel oan harren rjochting fan de fuortplanting. In foarbyld is de passaazje fan it lûd yn 'e loft. Dwers weagen besteane út ûnrêstige tiidrek dat binne by in hoeke fan 90 ° oan 'e rjochting fan' e beweging. Bygelyks, de weach passing horizontaal troch de massa fan wetter feroarsaket fertikale trillings by har oerflak.

De fynst fan

In oantal mysterieuze optyske effekten waarnommen yn 'e midden fan' e XVII ieu, is ferklearjen, doe't de polarized en natuerlike ljocht begûn wurde beskôge as in weach ferskynsel en de rjochting fan har trillingen waarden ûntdekt. It earste saneamde polarisaasje effekt waard ûntdutsen troch de Deenske dokter Erasmus Bartholin yn 1669. Scientific observearre dûbele brekking of birefringence yn Yslân spar of calcium (crystal foarm fan calcium karbonaat). Wannear't ljocht rint troch in calcite kristal splitst is, produsearjen twa plaatsjes wurde ferlein ten opsichte fan elkoar.

Newton witte oer dit ferskynsel en suggerearret dat miskien lichte lichemkes hawwe asymmetry of "iensidige", dat koe wolris de oarsaak fan 'e foarming fan twa bylden. Huygens, in tiidgenoat fan Newton koe om út te lizzen syn teory fan de dûbele brekking fan elemintêre weagen, mar hy die net begripe de wiere betsjutting fan it effekt. Birefringence bleau in riedsel oant Thomas Young en de Frânske natuerkundige Augustin-Zhan Frenel is net suggerearre dat ljocht weagen binne dwers. In ienfâldige idee hat tastien om te lizzen wat polarized en natuerlike ljocht. Dit levere in natuerlike en uncomplicated ramt foar it analysearjen polarisaasje effekten.

De birefringence wurdt feroarsake troch in kombinaasje fan twa lykwols polarizations, elk fan dat hat syn wave snelheid. Fanwegen it ferskil yn snelheid fan de twa komponinten hawwe ferskillende refractive Indices, en dus wurde se oars refracted fia it materiaal, produsearjen twa ôfbyldings.

Polarized en natuerlike ljocht: Maxwell teory

Fresnellinzen gau ûntwikkele in wiidweidich model fan dwers weagen, wat late ta de birefringence en in oantal oare optyske effekten. Fjirtich jier letter, de elektromagnetyske Maxwell syn teory elegant ferklearret de dwerse karakter fan ljocht.

Elektromagnetyske weagen Maxwell gearstald út magnetyske en elektryske fjilden heaks op 'e rjochting fan Oscillating beweging. De fjilden binne op in hoeke fan 90 ° nei elkoar. Yn dat gefal wurdt de rjochting fan de fuortplanting fan de magnetyske en elektryske fjilden foarmje in rjochts-handed koördinatestelsel. Foar in weach mei de frekwinsje f en de lingte λ (sy slaan ôfhinklikens λf = c), dat him wart yn it positive x rjochting, de fjilden binne beskreaun wiskundich:

• 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 ^.

De fergelikingen litte sjen dat de elektryske en magnetyske fjilden binne yn faze mei elkoar. Op elts opjûne tiid, se tagelyk berikke harren maksimale wearden yn in romte gelyk oan E ₀ en B _0. Dy amplitudes binne net selsstannich. Maxwell syn fergelikingen ferriede dat E ₀ = CB ₀ foar alle elektromagnetyske weagen yn vácuo.

de polarisaasje rjochting

Yn de beskriuwing fan de oriïntaasje fan de magnetyske en elektryske fjilden fan ljocht weagen wurde meastal allinnich wize op 'e rjochting fan it elektrysk fjild. It magnetyske fjild vector wurdt bepaald troch de eask fan perpendicularity fjilden en harren perpendicularity oan 'e rjochting fan' e beweging. Natuerlike en karel polarized ljocht wurdt karakterisearre yn dat yn de lêste fjild oscillate yn fêste rjochtings as de beweging fan 'e weach.

Der binne ek oare mooglike polarisaasje steaten. Yn it gefal fan sirkelfoarmige Vectors fan it magnetyske en elektryske fjilden binne draaide relatyf oan de fuortplanting rjochting by konstante amplitude. Elliptically polarized ljocht is yn in tuskenstap posysje tusken de lineêre en de sirkelfoarmige polarizations.

unpolarized ljocht

Atomen op it oerflak fan in ferwaarme gloeitried, dy't generearje de elektromagnetyske strieling, binne, ûnôfhinklik fan elkoar. Elts strieling kin ûngefear model as treinen fan koarte doer fan 10 ^-9 oant 10 ^-8 sekonden. Elektromagnetyske weagen út de gloeitried, is in superposition fan dizze treinen, elk fan dat hat syn eigen polarisaasje rjochting. Bedrach rjochte willekeurich treinen formulieren de weach polarisaasje vector wêrfan fariearret fluch en erratically. Sa'n golf is neamd unpolarized. Alle natuerlike boarnen fan ljocht, wêrûnder de sinne, incandescent lampen, fluorescent lampen en flammen, produsearje sokke strieling. Lykwols, natuerlike ljocht wurdt faak in part polarized fanwege meardere ferstruien en spegelbyld.

Sa, it ferskil mei de natuerlike polarized ljocht bestiet yn it feit dat yn 'e earste oscillations komme foar yn in fleanmasine.

Boarnen fan polarized strieling

Polarized ljocht kin produsearre at de romtlike oriïntaasje bepaald. Ien foarbyld is de synchrotron strieling, dêr't hege-enerzjy laden dieltsjes beweging yn in magnetysk fjild en emit polarized elektromagnetyske weach. Der binne in soad bekende astronomyske boarnen dy't emit fansels polarized ljocht. Te tinken falt nebulae, supernova restanten, en aktive Galactic kearnen. kosmyske strieling polarisaasje is studearre om te bepalen de eigenskippen fan syn boarnen.

Polaroid filter

Polarized en natuerlike ljocht wurde skieden troch troch in oantal materialen, it meast foarkommende dêrfan is de Polaroid, makke troch de Amerikaanske natuerkundige Edwin Land. It filter bestiet út lange keatling fan hydrocarbon molekulen oriïntearre yn ien rjochting troch de waarmte behanneling proses. Molecule om selektyf absorberen strieling, it elektrysk fjild leit parallel oan harren oriïntaasje. It ljocht it ferlitten fan it polarizer wurdt karel polarized. Syn elektryske fjild heaks op 'e rjochting fan de molekulêre oriïntaasje. Polaroid hat fûn applikaasje yn in protte fjilden, ynklusyf zonnebril en filters dy't ferminderje it effekt fan 'e utering komt en ferspraat ljocht.

Natuerlike en polarized ljocht: de wet fan Malus

Yn 1808, natuerkundige Etienne Louis Malus fûn dat it ljocht wjerspegele fan net-Metaal flakken, foar in part polarized. De omfang fan dizze effekt is ôfhinklik fan 'e hoeke fan it foarkommen en de brekkingsyndeks fan it spegeljende materiaal. Yn ien fan de ekstreme gefallen doe't de tangens y werom fan 'e hoeke fan it foarkommen yn de loft is gelyk oan de brekkingsyndeks fan it spegeljende materiaal, de utering ljocht wurdt hielendal karel polarized. Dit ferskynsel wurdt bekend as Brewster syn wet (ferneamd nei syn ûntdekker, de Skotske natuerkundige David Brewster). De polarisaasje rjochting parallel oan de reflecting oerflak. Sûnt fluorescent glare meast foarkomme op wjerskyn fan horizontale oerflakken lykas diken en wetter filters wurde gewoanwei brûkt yn zonnebril te bliuwen horizontaal polarized ljocht en dêrom selektyf fuortsmite de refleksen fan ljocht.

Rayleigh ferstruien

Light ferstruien troch hiel lytse foarwerpen waans ôfmjittingen binne folle lytser as de golflingte (de saneamde Rayleigh ferstruien nei de Ingelske wittenskipper Lord Rayleigh), soarget ek foar in part polarisaasje. Wannear't sinneljocht giet troch 'e ierde syn atmosfear, it wurdt ferspraat troch de loft molekulen. Ierde en berikt ferspraat polarized natuerlik ljocht. De mjitte fan polarisaasje is ôfhinklik fan ferstruien hoeke. Sûnt minske hat gjin ûnderskied tusken natuerlike en polarized ljocht, dizze effekt meastal giet ûngemurken. Dochs, de eagen fan in protte ynsekten reagearje op it, en hja brûke de relative polarisaasje fan de ferspraat strieling as in navigaasjehelpmiddel helpmiddel. Normaal filter kamera dy't brûkt wurdt om te ferminderjen eftergrûn strieling yn felle sinneljocht, is in ienfâldige lineêre polarizer, dy't skiedt de polarized ljocht en natuerlike Rayleigh.

anisotropic materialen

Polarisaasje effekten wurde waarnommen yn 'e optically anisotropic materialen (dêr't de brekkingsyndeks ferskilt mei de rjochting fan de polarisaasje), lykas birefringent kristallen, wat biologysk struktueren en optically aktive materialen. Technologyske applikaasjes befetsje polarisearjende mikroskopen, floeiber kristal byldskermen en optyske ynstruminten brûkt foar materiaal ûndersyk.