Luz polarizada e natural. luz polarizada ao contrario naturais

As ondas son de dous tipos. A perturbación de vibración lonxitudinal paralela á súa dirección de propagación. Un exemplo é o paso do son no aire. ondas transversais consisten disturbios que están a un ángulo de 90 ° coa dirección de movemento. Por exemplo, a onda que pasa horizontalmente a través da masa de auga fai que as vibracións verticais na súa superficie.

O descubrimento de

Un número de efectos ópticos misteriosa observadas no medio do século XVII, foi explicado, cando a luz polarizada e natural comezou a ser considerada como un fenómeno de onda ea dirección das súas vibracións foron descubertos. O primeiro chamado efecto de polarización foi descuberto polo médico danés Erasmus Bartholin en 1669. Scientific observado dobre refracción ou birrefringência en Islandia (forma de cristal de carbonato de calcio) longarina ou calcio. Cando a luz pasa a través dun cristal de calcita divide, producindo dúas imaxes son desprazados relativamente un ao outro.

Newton sabe sobre este fenómeno e suxire que corpúsculos quizais leves teñen asimetría ou "one-sided", que podería ser a causa da formación de dúas imaxes. Huygens, un contemporáneo de Newton foi capaz de explicar a súa teoría da dobre refracción das ondas elementais, pero non entendeu o verdadeiro significado do efecto. Birefringence permaneceu un misterio ata Thomas Young eo físico francés Augustin-Zhan Frenel non é necesario que as ondas de luz son transversais. Unha idea simple permitiu a explicar o que polarizado e natural luz. Este proporcionou un marco natural e simple para analizar os efectos de polarización.

A birrefringência é causado por unha combinación de dúas polarizações ortogonais, cada unha das cales ten a súa velocidade de onda. Debido á diferenza na velocidade dos dous compoñentes teñen Índices de refracción diferentes, e, polo tanto, son diferenza refractada través do material, producindo dúas imaxes.

luz polarizada e natural: a teoría de Maxwell

Fresnel desenvolveu rapidamente un modelo integral de ondas transversais, o que levou á birrefringência e un número de outros efectos ópticos. Corenta anos máis tarde, a electromagnética teoría de Maxwell elegantemente explica a natureza transversal da luz.

As ondas electromagnéticas Maxwell composto de campos eléctricos e magnéticos perpendiculares á dirección de movemento oscilante. Os campos fan un ángulo de 90 ° entre si. Neste caso, a dirección de propagación dos campos magnéticos e eléctricos forman un sistema destro de coordenadas. Para unha onda coa frecuencia F eo λ lonxitude (se relacionan dependencia λf = C), que se move na direco x positiva, os campos son descritos matematicamente:

• E (x, t) = P ₀ cos (2 x π / λ - 2 ¸ pés) y ^;
• B (x, t) = ₀ B cos (2 x π / λ - 2 π pés) z ^.

As ecuacións mostran que os campos eléctricos e magnéticos están en fase entre si. En calquera momento dado, que ao mesmo tempo alcanzar os valores máximos nun espazo igual a E e B _{0 0.} Estas amplitudes non son independentes. As ecuacións de Maxwell revelan que P ₀ = CB ₀ para todas as ondas electromagnéticas en baleiro.

o sentido de polarización

Na descrición da orientación dos campos magnéticos e eléctricos de ondas de luz son normalmente só indican a dirección do campo eléctrico. O vector campo magnético é determinado pola demanda de campos perpendicularmente ea súa perpendicularmente coa dirección do movemento. A luz natural e linearmente polarizada caracterízase polo feito de na última oscilar en direccións campo fixas como o movemento da onda.

Existen outros estados de polarización posibles. No caso de vectores circulares dos campos magnéticos e eléctricos son rodadas unha en relación á dirección de propagación en amplitude constante. luz polarizado elipticamente está nunha posición intermedia entre a polarización circular e lineal.

luz non polarizada

Átomos na superficie dun filamento Calefacción, que xeran a radiación electromagnética, son, independentemente un do outro. Cada radiación pode ser modelado como aproximadamente trens de curta duración, de 10 ^-9 a 10 ^-8 segundos. As ondas electromagnéticas a partir do filamento, é unha superposición destes trens, cada unha das cales ten a súa propia dirección de polarización. Cantidade orientada ao azar adestra formas do vector de polarización de onda que varía rapidamente e de forma irregular. Tal onda é chamado non polarizada. Todas as fontes naturais de luz, incluíndo o Sol, lámpadas incandescentes, lámpadas fluorescentes e chamas, producir tal radiación. Con todo, a luz natural é moitas veces parcialmente polarizada debido ao espallamento múltiple e reflexión.

Así, a diferenza de luz polarizada natural consiste no feito de os primeiros oscilacións ocorrer nun plano.

Fontes de radiación polarizada

A luz polarizada pode ser producido cando a orientación espacial determinada. Un exemplo é a radiación sincrotrónica, en que de alta enerxía cargada partículas móvese nun campo magnético e emiten ondas electromagnéticas polarizadas. Hai moitas fontes astronómicos coñecidos que emiten luz natural polarizada. Estes inclúen nebulosas, remanentes de supernova, e núcleos galácticos activos. polarización radiación cósmica é estudada para determinar as propiedades das súas fontes.

filtro Polaroid

luz polarizada e natural son separados por pasando por unha serie de materiais, o máis común dos cales é a Polaroid, creado polo físico americano Edwin Land. O filtro é constituído por longas cadeas de moléculas de hidrocarburos orientados nunha dirección polo proceso de tratamento térmico. Molécula de absorber selectivamente as radiacións, o campo eléctrico é paralela á súa orientación. A luz deixando o polarizador é polarizada linearmente. O seu campo eléctrico perpendicular á dirección de orientación molecular. Polaroid atopou aplicación en moitos campos, incluíndo lentes de sol e filtros que reducen o efecto da luz reflectida e espallada.

Natural e luz polarizada: a lei de Malus

En 1808, Louis físico Etienne Malus descubriu que a luz reflectida a partir de superficies non metálicos, parcialmente polarizado. A extensi deste efecto depende do ángulo de incidencia eo índice de refracción do material reflector. Nun dos casos extremos, cando a tanxente do ángulo de incidencia no aire é igual ao índice de refracción do material reflector, a luz reflectida queda completamente polarizada linearmente. Este fenómeno é coñecido como a Lei de Brewster (en homenaxe ao seu descubridor, o físico escocés David Brewster). O sentido de polarización paralela á superficie reflectora. Xa que o brillo fluorescente normalmente ocorren tras a reflexión dende superficies horizontais, tales como estradas e filtros de auga son comunmente utilizados nos lentes de sol para ir luz polarizada en horizontal e, polo tanto, selectivamente eliminar as reflexións de luz.

extendido Rayleigh

A dispersión de luz por moi pequenos obxectos cuxas dimensións son moito menores que a lonxitude de onda (o chamado extendido Rayleigh tras o científico inglés Lord Rayleigh), tamén crea unha polarización parcial. Cando a luz solar pasa a través da atmosfera da Terra, que é disperso por moléculas de aire. Terra e alcanza espallados luz natural polarizada. O grao de polarización é dependente de ángulo de dispersión. Desde que o home non fai distinción entre luz natural e polarizada, este efecto xeralmente pasa desapercibida. Con todo, aos ollos de moitos insectos reaccionan a el, e que empregan a polarización relativa da radiación espallada como instrumento de navegación. cámara filtro normal que se usa para reducir a radiación de fondo á luz do sol, é un polarizador lineal simple, que separa a luz polarizada e Rayleigh natural.

materiais anisotrópicos

efectos de polarización son observados en materiais ópticamente anisotrópicos (no que o índice de refracción varía coa dirección de polarización), como cristais birrefringentes, algunhas estruturas biolóxicas e materiais ópticamente activos. aplicacións tecnolóxicas inclúen microscopios de polarización, pantallas de cristal líquido e aparellos ópticos utilizados para a investigación de materiais.