Polarisasi lan alam cahya. polarisasi cahya kados alam

Ombakipun saka rong jinis. Ing gangguan vibrational longitudinal podo karo arah sing dakwah. Conto punika wacana swara ing udhara. ombak melintang kalebu kerusuhan kang ana ing lan amba ing 90 ° menyang arah gerakan. Contone, gelombang maringaken horisontal liwat massa banyu nimbulaké getaran vertikal ing sawijining permukaan.

Panemon

A nomer efek optik aneh diamati ing tengah abad XVII, wis diterangno, nalika cahya polarisasi lan alam wiwit dianggep minangka kedadean gelombang lan arah getaran sawijining ditemokaké. Ing pisanan dadi-disebut efek polarisasi ditemokaké déning dokter Danish Erasmus Bartholin ing taun 1669. Scientific diamati refraction pindho utawa birefringence ing (wangun Crystal saka kalsium karbonat) spar Iceland utawa kalsium. Yen cahya liwat liwat kristal kalsit pamisahan iku, prodhuksi loro gambar sing pindah relatif kanggo saben liyane.

Newton ngerti bab iki kedadean lan tabet menawa corpuscles mbok menawa cahya duwe asimetri utawa "siji-sisi", sing bisa dadi sabab saka tatanan loro gambar. Huygens, sawijining jaman Newton bisa kanggo nerangake teori refraction pindho ombak SD, nanging iya ora ngerti makna bener saka efek. Birefringence tetep misteri nganti Thomas Young lan fisikawan Prancis Augustin-Zhan Frenel ora disaranake sing ombak cahya melintang. A idea prasaja wis diijini kanggo nerangake apa polarisasi lan alam cahya. Iki mènèhi framework alam lan ringan kanggo nganalisa efek polarisasi.

birefringence disababaké déning kombinasi saka rong polarisasi orthogonal, saben kang wis kecepatan gelombang sawijining. Amarga saka prabédan ing kacepetan saka loro komponen indeks bias beda, lan mulane padha sing beda refracted liwat materi, prodhuksi loro gambar.

Polarisasi lan alam cahya: teori Maxwell

Fresnel cepet dikembangaké model lengkap ombak melintang, ingkang birefringence lan sawetara èfèk optis liyane. Patang puluh taun salajengipun, ing elektromagnetik teori Maxwell elegantly nerangake alami melintang saka cahya.

gelombang elektromagnetik Maxwell dumadi saka Magnetik kothak lan listrik jejeg arah oscillating gerakan. Kothak ing lan amba ing 90 ° kanggo saben liyane. Ing kasus iki arah panyebaran saka Magnetik kothak lan listrik mbentuk sistem tengen nyerahke koordinasi. Kanggo gelombang karo frekuensi f lan dawa λ (padha nyeritakake katergantungan λf = c), kang gerakane ing x arah positif, kothak sing diterangake matématis:

• E (x, t) = E ₀ beyo (2 π x / λ - 2 π ft) y ^;
• B (x, t) = B ₀ beyo (2 π x / λ - 2 π ft) z ^.

Persamaan nuduhake yen kothak elektrik lan Magnetik ing phase karo saben liyane. Ing sembarang wektu tartamtu, padha bebarengan tekan angka maksimum ing papan witjaksono kanggo E ₀ lan B _0. amplitudes iki ora mardika. pepadhan Maxwell mbukak sing E ₀ = Cb ₀ kanggo kabeh gelombang elektromagnetik ing vacuo.

arah polarisasi

Ing gambaran saka orientasi saka Magnetik kothak lan listrik ombak cahya biasane mung nunjukaké arah lapangan listrik. Vèktor Magnetik kolom ditemtokake dening requirement lapangan perpendicularity lan perpendicularity sing kanggo arah gerakan. alam cahya lan sacoro datar polarisasi ditondoi ing ing oscillate lapangan pungkasan ing pituduh tetep dadi gerakan saka gelombang.

Ana negara polarisasi bisa liyane. Ing cilik saka garis vektor bunder saka Magnetik kothak lan listrik sing relatif rotated kanggo arah panyebaran ing amplitudo pancet. cahya Elliptically polarisasi ing posisi penengah antarane linear lan polarisasi bunder.

cahya unpolarized

Atom ing lumahing filamen digawe panas, kang ngasilake radiasi elektromagnetik, sing, independen saka saben liyane. Saben radiation bisa kira-kira maringi tulodho minangka sepur saka dadi cendhak 10 ^-9 10 ^-8 detik. gelombang elektromagnetik saka filament, punika superposition saka sepur iki, saben kang wis arah polarisasi dhewe. Jumlah tujuan acak sepur formulir ing vektor polarisasi gelombang kang beda-beda gumantung kanthi cepet lan erratically. gelombang kuwi diarani unpolarized. Kabeh sumber alam kang cahya, kalebu Sun, Pijar lampu, lampu neon lan geni, gawé radiation kuwi. Nanging, cahya alam asring sebagian polarisasi amarga kaping semprotane lan bayangan.

Wau, ing prabédan saka cahya polarisasi alam kasusun ing kasunyatan sing ing robah kawitan kedaden ing bidang.

Sumber radiation polarisasi

cahya polarisasi bisa diprodhuksi nalika orientasi spasial ditemtokake. Salah sijine yaiku radiasi Synchrotron, kang dhuwur-energi muatan obah ing kolom Magnetik lan emit gelombang elektromagnetik polarisasi. Ana akeh sumber astronomi kondhang sing emit cahya alami polarisasi. Iki kalebu nebula, remnants supernova, lan inti galaksi aktif. polarisasi radiation kosmik wis sinau supaya nemtokake sifat sumber sawijining.

polaroid Filter

cahya polarisasi lan alam ingkang dipunpisahaken dening ngliwati sawetara bahan, paling umum kang ing polaroid, digawe dening fisikawan Amerika Edwin Land. Filter kasusun long rentengan saka molekul hidrokarbon tujuan ing siji arah dening proses perawatan panas. Molekul selektif nresep radiation, lapangan listrik podo karo kanggo orientasi sing. Lampu ninggalake polarizer wis polarisasi sacoro datar. lapangan elektrik sawijining jejeg arah orientasi molekuler. Polaroid wis ketemu aplikasi ing manéka bidhang, kalebu kacamata lan saringan sing ngurangi efek saka cahya dibayangke lan kasebar.

Natural lan polarisasi cahya: hukum Malus

Ing taun 1808, ahli fisika Etienne Louis Malus ketemu sing cahya dibayangke saka lumahing non-logam, sebagéyan polarisasi. Wiyaripun efek iki gumantung ing amba saka kedadean sing ora dikarepke lan indeks bias saka materi termenung. Ing salah siji saka kasus nemen nalika tangent saka amba saka kedadeyan ing udhara punika witjaksono menyang indeks bias saka materi termenung, cahya sing dibayangke dadi polarisasi rampung sacoro datar. fenomena iki dikenal minangka hukum Brewster kang (asalé saka jeneng panemunipun Xena, satunggiling fisikawan Scottish David Brewster). Arah polarisasi podo karo menyang lumahing nggambarake. Wiwit glare neon biasané dumadi marang bayangan saka lumahing horisontal kayata dalan lan saringan banyu umume digunakake ing kacamata kanggo tetep cahya horisontal polarisasi lan mulane selektif mbusak Renungan cahya.

Rayleigh semprotane

Cahya semprotane karo barang-barang cilik kang dimensi sing luwih cilik saka gelombang ing (supaya disebut-Rayleigh semprotane sawise ilmuwan Inggris Gusti Rayleigh), uga nggawe polarisasi sebagean. Nalika srengenge liwat atmosfer bumi, iku wis buyar dening molekul air. Bumi lan tekan kasebar cahya alam polarisasi. Ing jurusan kang polarisasi punika gumantung ing nyebar amba. Awit wong ora mbedakake antarane cahya alam lan polarisasi, efek iki biasane dadi unnoticed. Nanging, mripate akeh serangga nanggepi, lan padha nggunakake polarisasi relatif saka radiation kasebar minangka alat navigasi. kamera Filter Normal sing digunakake kanggo ngurangi radiasi ing suryo srengenge padhang, punika polarizer linear prasaja, kang misahaké cahya polarisasi lan Rayleigh alam.

bahan anisotropic

efek polarisasi sing diamati ing bahan optically anisotropic (kang indeks bias beda-beda gumantung karo arah polarisasi), kayata kristal birefringent, sawetara struktur biologi lan bahan optically aktif. aplikasi teknologi kalebu microscopes polarizing, tampilan kristal cair lan instrumen optik dipigunakaké kanggo riset bahan.