Шта је поларизација светлости и њена практична примена

Поларизовано светло се разликује од стандардног светла по својој дистрибуцији. Давно је откривен и користи се како за физичке експерименте, тако и у свакодневном животу за обављање неких мерења. Разумевање феномена поларизације није тешко, ово ће вам омогућити да разумете принцип рада неких уређаја и сазнате зашто се, под одређеним условима, светлост не шири као и обично.

Поређење фотографија без поларизационог филтера и са њим, у другом случају скоро да нема одсјаја.

Шта је поларизација светлости

Поларизација светлости доказује да је светлост попречни талас. То јест, говоримо о поларизацији електромагнетних таласа уопште, а светлост је једна од сорти, чија својства подлежу општим правилима.

Поларизација је својство попречних таласа чији је вектор осциловања увек окомит на правац простирања светлости или на нешто друго.То јест, ако изаберете из светлосних зрака са истом поларизацијом вектора, онда ће то бити феномен поларизације.

Најчешће око себе видимо неполаризовану светлост, јер се њен вектор интензитета креће у свим могућим правцима. Да би био поларизован, пропушта се кроз анизотропни медијум, који прекида све осцилације и оставља само једну.

Поређење обичне и поларизоване светлости.

Ко је открио феномен и шта он доказује

Концепт који се разматра је први пут у историји употребио познати британски научник И. Њутн 1706. године. Али други истраживач је објаснио његову природу - Џејмс Максвел. Тада није била позната природа светлосних таласа, али се са гомилањем разних чињеница и резултата разних експеримената појављивало све више доказа о попречности електромагнетних таласа.

Први који је спровео експерименте у овој области био је холандски истраживач Хајгенс, ово се догодило 1690. Пропустио је светлост кроз плочу исландског шпарта, услед чега је открио попречну анизотропију зрака.

Први доказ о поларизацији светлости у физици добио је француски истраживач Е. Малус. Користио је две плоче од турмалина и на крају је смислио закон назван по њему. Захваљујући бројним експериментима, доказана је попречност светлосних таласа, што је помогло да се објасни њихова природа и карактеристике ширења.

Одакле долази поларизација светлости и како је сами добити

Већина светлости коју видимо није поларизована. сунце, вештачко осветљење - светлосни ток са вектором који осцилује у различитим правцима, шири се у свим правцима без икаквих ограничења.

Поларизована светлост се појављује након што прође кроз анизотропни медијум, који може имати различита својства. Ово окружење уклања већину флуктуација, остављајући једино што даје жељени ефекат.

Најчешће, кристали делују као поларизатор. Ако су се раније користили углавном природни материјали (на пример, турмалин), сада постоји много опција за вештачко порекло.

Такође, поларизована светлост се може добити рефлексијом од било ког диелектрика. Суштина је да када светлосни флукс прелама се на споју два медија. Ово је лако видети стављањем оловке или епрувете у чашу воде.

Овај принцип се користи у поларизационим микроскопима.

Током феномена преламања светлости, део зрака је поларизован. Степен манифестације овог ефекта зависи од локације извор светлости и угао њеног упада у односу на тачку преламања.

Што се тиче метода за добијање поларизоване светлости, користи се једна од три опције без обзира на услове:

1. Присм Ницолас. Име је добио по шкотском истраживачу Николасу Вилијаму који га је измислио 1828. Дуго је спроводио експерименте и након 11 година успео је да добије готов уређај, који се и даље користи непромењен.
2. Рефлексија од диелектрика. Овде је веома важно одабрати оптимални угао упада и узети у обзир степен преламања (што је већа разлика у пропуштању светлости два медија, то се зраци више преламају).
3. Коришћење анизотропног окружења. Најчешће се за то бирају кристали са одговарајућим својствима. Ако усмерите светлосни ток на њих, можете посматрати његово паралелно раздвајање на излазу.

Поларизација светлости при рефлексији и преламању на интерфејсу два диелектрика

Овај оптички феномен открио је физичар из Шкотске Дејвид Брустер 1815. Закон који је извео показао је однос између индикатора два диелектрика под одређеним углом упада светлости. Ако изаберемо услове, онда ће зраци који се рефлектују од интерфејса два медија бити поларизовани у равни која је окомита на упадни угао.

Илустрација Брустеровог закона.

Истраживач је приметио да је преломљени сноп делимично поларизован у равни упада. У овом случају, не рефлектује се сва светлост, део иде у преломљени сноп. Бревстер угао је угао под којим рефлектована светлост потпуно поларизован. У овом случају, рефлектовани и преломљени зраци су окомити једни на друге.

Да бисте разумели разлог за овај феномен, морате знати следеће:

1. У било ком електромагнетном таласу, осцилације електричног поља су увек окомите на смер његовог кретања.
2. Процес је подељен у две фазе. У првом, упадни талас изазива побуђивање молекула диелектрика, у другом се појављују преломљени и рефлектовани таласи.

Ако се у експерименту користи једна пластика од кварца или другог погодног минерала, интензитет раван поларизована светлост биће мали (око 4% укупног интензитета). Али ако користите гомилу плоча, можете постићи значајно повећање перформанси.

Између осталог! Брустеров закон се такође може извести помоћу Фреснелових формула.

Поларизација светлости кристалом

Обични диелектрици су анизотропни и карактеристике светлости када их удари зависе углавном од упадног угла. Особине кристала су различите, када светлост удари у њих, можете посматрати ефекат двоструког преламања зрака.Ово се манифестује на следећи начин: приликом проласка кроз структуру формирају се два преломљена зрака, који иду у различитим правцима, њихове брзине се такође разликују.

Најчешће се у експериментима користе једноосни кристали. У њима се један од снопова преламања повинује стандардним законима и назива се обичним. Други се формира другачије, назива се изванредним, јер карактеристике његовог преламања не одговарају уобичајеним канонима.

Овако изгледа двоструко преламање на дијаграму.

Ако ротирате кристал, онда ће обичан сноп остати непромењен, а изванредни ће се кретати по кругу. Најчешће се у експериментима користе калцит или исландски шпарт, који су погодни за истраживање.

Између осталог! Ако погледате околину кроз кристал, онда ће се обриси свих објеката поделити на два дела.

На основу експеримената са кристалима Етјен Луј Малус је формулисао закон 1810 године која је добила његово име. Он је закључио јасну зависност линеарно поларизоване светлости након њеног проласка кроз поларизатор направљен на бази кристала. Интензитет зрака након проласка кроз кристал опада пропорционално квадрату косинуса угла формираног између равни поларизације улазног зрака и филтера.

Видео лекција: Поларизација светлости, физика 11. разред.

Практична примена поларизације светлости

Феномен који се разматра користи се у свакодневном животу много чешће него што се чини. Познавање закона простирања електромагнетних таласа помогло је у стварању различите опреме. Главне опције су:

1. Специјални поларизациони филтери за камере омогућавају вам да се ослободите одсјаја приликом снимања слика.
2. Наочаре са овим ефектом често користе возачи, јер уклањају одсјај фарова надолазећих возила.Као резултат тога, чак ни дуга светла не могу да заслепе возача, што побољшава безбедност.
   Одсуство одсјаја је последица ефекта поларизације.
3. Опрема која се користи у геофизици омогућава проучавање особина облачних маса. Такође се користи за проучавање карактеристика поларизације сунчеве светлости приликом проласка кроз облаке.
4. Специјалне инсталације које фотографишу космичке маглине у поларизованој светлости помажу да се проуче карактеристике магнетних поља која тамо настају.
5. У инжењерској индустрији се користи фотоеластична метода тзв. Са њим можете јасно одредити параметре напона који се јављају у чворовима и деловима.
6. Опрема коришћени приликом креирања позоришне сценографије, као и у дизајну концерата. Друга област примене су витрине и изложбени штандови.
7. Уређаји који мере ниво шећера у крви особе. Они раде тако што одређују угао ротације равни поларизације.
8. Многа предузећа прехрамбене индустрије користе опрему која може да одреди концентрацију одређеног раствора. Постоје и уређаји који могу контролисати садржај протеина, шећера и органских киселина коришћењем поларизационих својстава.
9. 3Д кинематографија функционише управо кроз коришћење феномена који се разматра у чланку.

Између осталог! Свима познати монитори и телевизори са течним кристалима такође раде на бази поларизованог тока.

Познавање основних карактеристика поларизације омогућава вам да објасните многе ефекте који се дешавају около. Такође, овај феномен се широко користи у науци, технологији, медицини, фотографији, биоскопу и многим другим областима.