Lyspolariseringstyper, eksempler, applikasjoner

De Lyspolarisering Det er fenomenet som oppstår når den elektromagnetiske bølgen som utgjør synlig lys svinger i en foretrukket retning. En elektromagnetisk bølge er sammensatt av en elektrisk bølge og en magnetisk bølge, begge tverrgående til forplantningsretningen. Magnetisk svingning er samtidig og uatskillelig fra elektrisk svingning og oppstår i gjensidig ortogonale retninger.

Lyset som de fleste lysende kilder avgir, som solen eller en pære, er ikke-polarisert, noe som betyr at begge komponentene: elektrisk og magnetisk, svinger i alle mulige retninger, selv om det alltid er vinkelrett på formeringsretningen. 

Men når det er en foretrukket eller svingningsretning for den elektriske komponenten, er det snakk om en polarisert elektromagnetisk bølge. Hvis svingningsfrekvensen er i det synlige spekteret, er det dessuten snakk om polarisert lys.

Neste gang vil vi se hvilke typer polarisering og fysiske fenomener som produserer polarisert lys.

[TOC]

Polariseringstyper

Lineær polarisering

Diagrammet over en elektromagnetisk bølge med lineær polarisering er vist. Det elektriske feltet svinger parallelt med x -aksen, mens magnetfeltet samtidig svinger til strømmen, men i retning og retning. Begge svingningene er vinkelrett på forplantningsretningen Z. Kilde: Wikimedia Commons.

Lineær polarisering oppstår når svingningsplanet til det elektriske feltet i lysbølgen har en enkelt retning, vinkelrett på forplantningsretningen. Dette planet er tatt, ved konvensjon, som polarisasjonsplan.

Og den magnetiske komponenten oppfører seg den samme: dens retning er vinkelrett på den elektriske komponenten i bølgen, den er unik og er også vinkelrett på utbredelsesretningen. 

Den øvre figuren viser en lineært polarisert bølge. I tilfelle vist, svinger den elektriske feltvektoren parallelt med x -aksen, mens magnetfeltvektoren samtidig svinger til strømmen, men i retning og retning og retning. Begge svingningene er vinkelrett på forplantningsretningen Z.

Det kan være skrå linearisering som et resultat av overlappingen av to bølger som svinger i fase og har ortogonale polarisasjonsplaner, for eksempel tilfellet vist i det nedre figuren, som viser i blått svingningsplanet til det elektriske feltet i lysbølgen.

Kan tjene deg: Senoidal bølge: Kjennetegn, deler, beregning, eksemplerDen blå bølgen representerer svingningen av det elektriske feltet i en elektromagnetisk bølge med skrå lineær polarisering på grunn av overlappingen av to komponenter i det polariserte feltet lineært i ortogonale plan. Kilde: Wikimedia Commons.

Sirkulær polarisering

I dette tilfellet har amplituden til de elektriske og magnetiske feltene i den lysende bølgen konstant størrelse, men dens retning dreier.

Den nedre figuren viser svingen på amplituden til det elektriske feltet (i rødt). Denne svingen er resultatet av summen eller overlappingen av to bølger med samme amplitude og lineært polarisert i ortogonale plan, hvis faseforskjell er π/2 radianer. De er representert i den nedre figuren som henholdsvis blå og grønne bølger.

Sirkulær polarisering. Kilde: Wikimedia Commons

Måten å skrive matematisk x og og av det elektriske feltet til en bølge med Dextrogy -sirkulær polarisering, av amplitude Eo Og det forplanter seg i retning z er:

OG = (Eks Yo; Hei J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]] Yo; Cos [(2π/λ) (c t - z) - π/2] J; 0 k)

I stedet en bølge med Levógira sirkulær polarisering av amplitude Eo som forplanter seg i retning z Det er representert av:

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

Merk at tegnet endres i faseforskjellen til en komponentbølge og, Angående komponenten x.

Begge for saken Dextro-Rotatory som Levogiro, Magnetfeltvektoren B Det er relatert til den elektriske feltvektoren OG etter vektorprodukt mellom enhetsvektoren i utbredelsesretningen og OG, inkludert en skalafaktor som lik det inverse av lysets hastighet:

B = (1/c) eller_z ｘ OG

Elliptisk polarisering

Elliptisk polarisering ligner på sirkulær polarisering, med forskjellen at amplituden til det ødelagte feltet som beskriver en ellipse i stedet for en sirkel.

Kan tjene deg: elliptiske galakser: dannelse, egenskaper, typer, eksempler

Bølgen med elliptisk polarisering er overlappingen av to lineært polariserte bølger i vinkelrett plan med et forskudd eller forsinkelse av π/2 Radianer i fasen av den ene med hensyn til den andre, men med tilsetningen at amplituden til feltet i hver av komponentene er forskjellig.

Fenomener på grunn av lysende polarisering

Speilbilde

Når en ikke -polarisert lysstrål påvirker en overflate, for eksempel et glass, eller overflaten på vannet, reflekteres en del av lyset. Den reflekterte komponenten har delvis polarisering, med mindre forekomsten av strålen er vinkelrett på overflaten. 

I det spesielle tilfellet at vinkelen til den reflekterte strålen danner rett vinkel med den overførte strålen, har det reflekterte lyset total lineær polarisering, i normal retning til forekomstplanet og parallelt med den reflekterende overflaten. Forekomstvinkelen som produserer total polarisering ved refleksjon er kjent som Brewster vinkel.

Selektiv absorpsjon

Noen materialer tillater selektiv overføring av et visst polarisasjonsplan for den elektriske komponenten i lysbølgen. 

Dette er egenskapen som brukes til fremstilling av polariserende filtre, der en polymerbasert polymer strukket til grensen og justert av rutenett, komprimert mellom to glassark brukes vanligvis.

Slik disposisjon fungerer som et ledende rutenett som "kort -sirkuite" den elektriske komponenten i bølgen langs strekkmerkene, og tillater passering av de tverrgående komponentene til den polymeriske fibrado. Det overførte lyset er således polarisert i tverrgående retning av den stripete.

Plasser et andre polariserende filter (kalt analysatoren) I det allerede polariserte lyset kan du få en lukkereffekt.

Når analysatorens orientering sammenfaller med polariseringens plan av det innfallende lyset, passerer alle lysene, men for ortogonal retning, er lyset fullstendig slukket.

For mellomposisjoner er det delvis lys av lys, hvis intensitet varierer i henhold til Malus lov:

I = io cos²(θ).

Kan tjene deg: elektrisk feltstrømning

Krystallinsk Birrefringencia

Forskyvning av lys gjennom birrefringent glass

Lyset i et vakuum, som hver elektromagnetisk bølge, sprer seg med en hastighet c på omtrent 300.000 km/s. Men i et gjennomsiktig medium dets hastighet v er litt mindre. Kvotienten mellom c og v Det kalles brytningsindeks av det gjennomsiktige mediet.

I noen krystaller, for eksempel kalsitt, er brytningsindeksen forskjellig for hver polarisasjonskomponent. Av denne grunn når en lysstråle krysser en krystall med birrefringence, skilles bjelken i to bjelker med lineær polarisering i ortogonale retninger, som sjekket med et polariserende-analyzerfilter.

Eksempler på lyspolarisering

Lyset gjenspeiles av overflaten av havet eller en innsjø har delvis polarisering. Lyset på den blå himmelen, men ikke skyene, er delvis polarisert.

Noen insekter som Beetle CEtonia Aurerata gjenspeiler lys med sirkulær polarisering. Den nedre figuren viser dette interessante fenomenet, der suksessivt lyset som reflekteres av Beetle uten filtre kan observeres, med et høyre polariserende filter og deretter med et venstre polariserende filter.

I tillegg er det plassert et speil som produserer et bilde med en omvendt polarisasjonstilstand med hensyn til lysets direkte reflektert av billen.

Høyre sirkulær polarisering produsert av Cetonia aratrata Beetle. Kilde: Wikimedia Commons.

Lysende polarisasjonsapplikasjoner

Polariserende filtre brukes i fotografering for å eliminere blinkene produsert av lyset reflektert av reflekterende overflater som vann.

De brukes også til å eliminere gløden produsert av det delvis polariserte blå himmellyset, på denne måten oppnås fotografier med bedre kontrast.

I kjemi, så vel som i matindustrien, et instrument som heter Polarimeter, som gjør det mulig å måle konsentrasjonen av visse stoffer som i løsning gir en rotasjon av polarisasjonsvinkelen.

For eksempel ved å passere polarisert lys og med hjelp av et polarimeter, kan konsentrasjonen av sukker i juice og drinker bestemmes for å bekrefte at det passer til produsentens standarder og sanitærkontroller.

Referanser

1. Goldstein, d. Polarisert lys. New York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, f. TIL. 2001. Grunnleggende om optikk. NY: Higher Education McGraw Hill.
3. Saleh, Bahaa og. TIL. 1991. Grunnleggende om fotonikk. Canada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. 1990. Moderne optikk. John Wiley & Sons Canada.
5. Bohren, ca.F. 1998. Absorpsjon og spredning av lys med små partikler. Canada: John Wiley & Sons.
6. Wikipedia. Elektromagnetisk polarisering. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.com