Gradul de polarizare a luminii definition parțial polarizată și descrierea formulei

Astăzi va dezvălui esența naturii val de lumină și faptul că fenomenul asociat de „gradul de polarizare.“

Și capacitatea de a vedea lumina

Natura luminii și capacitatea de a vedea excitat asociat mintea oamenilor pentru o lungă perioadă de timp. Vechii greci, încercând să explice viziunea, a sugerat: fie ochiul emite unele „raze“ care „dibuite“ obiectelor din jurul lui și, prin urmare, să informeze persoana de formă și forma lor, sau lucrurile se radieze ceva care surprind oamenii și să judece cum funcționează lucrurile . Teoriile erau departe de adevăr: ființele vii se vedea prin lumină reflectată. Din această realizare a capacității de a da seama ce este gradul de polarizare, el a rămas un singur pas - să înțeleagă că lumina este un val.

Lumina - un val

Un studiu mai detaliat a arătat lumină: în absența interferenței se extinde în linie dreaptă și nu colaps. În cazul în care calea fasciculului crește obstacol opac, umbrele sunt formate și în cazul în care merge foarte ușoare, oamenii nu sunt interesați. Dar, de îndată ce emisiile se confruntă cu un mediu transparent, lucruri uimitoare se întâmplă: direcția de propagare a fasciculului schimbat și estompat. În 1678, Christiaan Huygens a sugerat că acest lucru ar putea fi explicat doar prin faptul: lumina - un val. Om de știință în formă de principiu Huygens, care ulterior a fost completată de Fresnel. Datorită acestui oamenii de azi știu cum să determine gradul de polarizare.

Principiul Huygens-Fresnel

Conform acestui principiu, orice punct al mediului la care Wavefront a ajuns la o sursă secundară de radiație coerentă și înfășurătoarea tuturor fronturilor acestor puncte servește ca frontul de undă în clipa următoare. Astfel, în cazul în care lumina se propagă nestingherit, în fiecare moment după frontul de undă este aceeași ca și în cel precedent. Dar este în valoare de o rază de obstacole întâlnite, data intrării în vigoare a unui alt factor: în medii diferite, lumina se deplasează cu viteze diferite. Astfel, fotonul, care a reușit să ajungă la celălalt printre primii care sa răspândit mai repede decât ultimul dintre fasciculul de fotoni. În consecință, înclinarea frontului de undă. Gradul de polarizare încă aici, la nimic, dar pentru a înțelege acest fenomen în întregime este necesar.

timpul procesului

Este demn de menționat separat, că toate aceste schimbări au loc incredibil de repede. Viteza luminii în vid este trei sute de mii de kilometri pe secundă. Orice lumină lent, dar nu de mult mediu. Timpul pentru care frontul de undă este distorsionată când se trece de la un mediu în altul (de exemplu, din aer la apă), este extrem de mică. Ochiul uman nu poate observa acest lucru, și un mic dispozitiv este capabil de a captura un astfel de proces scurt. Deci, pentru a înțelege fenomenul ar trebui, teoretic. Acum, fiind pe deplin conștient de faptul că o astfel de radiații, cititorul vrea să înțeleagă cum să găsească gradul de polarizare a luminii? Să nu ne înșele așteptările lor.

Polarizarea luminii

Am menționat deja că în diferite medii de fotoni de lumină au viteze diferite. Deoarece lumina - este o undă electromagnetică transversală (nu este concentrarea și rarefierea mediului), atunci acesta are două caracteristici principale:

• vectorul de undă;
• amplitudinea (ca mărime vectorială).

Prima caracteristică indică unde un fascicul de lumină este direcționată, deci există vectorul de polarizare, adică un vector care este îndreptată spre intensitatea câmpului electric. Acest lucru permite rotirea în jurul vectorului de undă. Lumina naturală, cum ar fi emise de soare, nu are nici o polarizare. Fluctuatiile sunt comune în toate direcțiile cu probabilitate egală, nu există nici o direcție sau formă aleasă, care variază de-a lungul capătul vectorului de undă.

Tipuri de lumină polarizată

Înainte de a învăța cum să calculeze gradul formulă de polarizare și de a face calcule, este de a înțelege ce sunt tipurile de lumină polarizată.

1. polarizare eliptică. Capătul vectorului de undă al luminii descrie o elipsă.
2. polarizare liniară. Acesta este un caz special al primului exemplu de realizare. După cum sugerează și numele, imaginea, în același timp - o singură direcție.
3. polarizare circulară. Într-un alt mod, este, de asemenea numit circular.

Orice lumină naturală poate fi reprezentat ca suma a două elemente de polarizare perpendiculare reciproc. Trebuie amintit faptul că cele două valuri perpendicular polarizate nu interacționează. interferența lor nu este posibilă, pentru că în ceea ce privește amplitudinile de interacțiune ca și în cazul în care nu există unul pentru celălalt. Când se întâlnesc, ei doar continua fără a schimba.

Parțial lumină polarizată

Folosirea efectului de polarizare este enormă. Direcționarea luminii naturale obiectului și a primit parțial polarizată, cercetatorii pot determina proprietățile suprafeței. Dar cum pentru a determina gradul de polarizare a luminii polarizate parțial?

Există o formulă NA Umov:

P = (IPer -Ipar) / (+ IPer ipar) în care IPer - este intensitatea luminii într-o direcție perpendiculară pe planul polarizor sau o suprafață de reflexie și ipar - paralele. Valoarea P poate lua valori de la 0 (pentru lumina naturală, lipsită de orice fel de polarizare) la 1 (pentru radiația polarizate plane).

Poate lumina naturală să fie polarizat?

Întrebarea la prima vedere ciudat. După radiații, care nu are nici un traseu specifice, numite naturale. Dar pentru locuitorii din suprafața Pământului este într-un anumit sens, abordarea. Sun oferă un flux de unde electromagnetice de lungimi diferite. Această radiație nu este polarizată. Cu toate acestea, trecând prin stratul gros al atmosferei, emisia devine polarizare neglijabilă. Așa că gradul de polarizare a lumii naturale ca un întreg nu este egal cu zero. Dar valoarea este atât de mică încât este adesea neglijată. Este luată în considerare numai în cazul unor calcule astronomice precise, în cazul în care cea mai mică eroare poate adăuga o stea sau ani distanta de la sistemul nostru.

De ce este polarizat lumina?

Am spus de multe ori că fotonii se comportă diferit în medii diferite. Dar nu a menționat de ce. Răspunsul depinde de ce fel de mediu vorbim, cu alte cuvinte, în orice stare de agregare este.

1. Miercuri - corp cristalin cu structura strict periodică. În general, structura unei astfel de substanțe este reprezentată ca un grilaj cu bile fixe - ioni. Dar, în general, acest lucru nu este în întregime corectă. O astfel de abordare este adesea justificată, dar nu și în cazul interacțiunii radiațiilor electromagnetice și de cristal. De fapt, fiecare ion oscilează în jurul poziției sale de echilibru, și nu la întâmplare, ci în conformitate cu ceea ce el are vecini cu privire la ceea ce distantele sunt și cât de mulți dintre ei. Deoarece toate aceste variații sunt strict programate mediu rigid si radia fotoni absorbit, acest ion este capabil doar o formă strict definită. Acest fapt dă naștere la alta: ceea ce va fi polarizarea fotonului care își încetează activitatea, aceasta depinde de direcția în care este introdus în cristal. Aceasta se numește anizotropie de proprietăți.
2. Miercuri - lichid. Aici, răspunsul este mai dificilă, deoarece există doi factori - complexitatea moleculară și fluctuațiile (diluție-îngroșare) densitate. Sine provocatoare molecule organice lungi au o anumită structură. Chiar și cele mai simple molecule de acid sulfuric nu sunt haotice cheag sferice, iar forma cruciform destul de beton. Un alt lucru este că acestea sunt în mod normal, plasate la întâmplare. Cu toate acestea, al doilea factor (fluctuație) este capabil de a crea condițiile în care un număr mic de molecule formate într-un volum mic de un fel de structuri temporare. În același timp, sau toate moleculele sunt aceeași direcție, sau vor fi amplasate una în raport cu cealaltă în unele anumite unghiuri. Dacă lumina în acest moment va trece printr-o porțiune de lichid, el câștigă polarizare parțială. Concluzionăm că temperatura afectează foarte mult polarizarea lichidului: este mai mare temperatura, cu atât mai mare turbulența, și vor fi formate mai multe astfel de site-uri. Această din urmă concluzie este acolo din cauza teoriei auto-organizare.
3. Miercuri - gaz. În cazul polarizării uniformă a gazului are loc din cauza fluctuațiilor. Acesta este motivul pentru care lumina naturala a soarelui, care trece prin atmosfera devine polarizare mică. Și de aceea cerul culoarea albastru: dimensiunea medie a elementului de etanșare, astfel încât radiația electromagnetică este împrăștiată culorile albastru și violet. Dar dacă avem de-a face cu un amestec de gaze, apoi se calculează gradul de polarizare este mult mai dificil. Aceste probleme sunt adesea rezolvate astronomii care explorează stelară trecut prin norul dens de gaz molecular. Prin urmare, este dificil și este interesant de a studia galaxii îndepărtate și clustere. Dar astronomii face față și să dea imagini uimitoare de spațiu adânc oamenilor.