Ljuspolarisationstyper, exempel, applikationer

De Lättpolarisation Det är fenomenet som inträffar när den elektromagnetiska vågen som utgör synlig ljus oscillerar i en förmånlig riktning. En elektromagnetisk våg består av en elektrisk våg och en magnetisk våg, båda tvärs mot förökningsriktningen. Magnetisk svängning är samtidigt och oskiljbar från elektrisk svängning och förekommer i ömsesidigt ortogonala riktningar.

Ljuset som de flesta lysande källor avger, såsom solen eller en glödlampa, är icke-polariserad, vilket innebär att båda komponenterna: elektriska och magnetiska, oscillerar i alla möjliga riktningar, även om det alltid är vinkelrätt mot förökningsriktningen. 

Men när det finns en preferens- eller svängningsriktning för den elektriska komponenten är det prat om en polariserad elektromagnetisk våg. Dessutom, om svängningsfrekvensen finns i det synliga spektrumet, är det prat om polariserat ljus.

Därefter ser vi vilka typer av polarisering och fysiska fenomen som producerar polariserat ljus.

[TOC]

Polarisationstyper

Linjär polarisation

Diagrammet över en elektromagnetisk våg med linjär polarisation visas. Det elektriska fältet svänger parallellt med X -axeln, medan magnetfältet samtidigt svänger till elen men i riktning och riktning. Båda svängningarna är vinkelräta mot förökningsriktningen Z. Källa: Wikimedia Commons.

Linjär polarisation inträffar när svängningsplanet för det elektriska fältet i ljusvågen har en enda riktning, vinkelrätt mot förökningsriktningen. Detta plan tas genom konvention som polarisationsplanet.

Och den magnetiska komponenten uppför sig densamma: dess riktning är vinkelrätt mot vågens elektriska komponent, den är unik och är också vinkelrätt mot förökningsriktningen. 

Den övre figuren visar en linjärt polariserad våg. I det visade fallet som den elektriska fältvektorn svänger parallellt med x -axeln, medan magnetfältvektorn samtidigt svänger till elen, men i riktning och riktning och. Båda svängningarna är vinkelräta mot förökningsriktningen Z.

Det kan ha en sned linearisering som ett resultat av överlappningen av två vågor som svänger i fas och har ortogonala polarisationsplaner, såsom fallet som visas i den nedre figuren, som visar i blått oscillationsplanet för det elektriska fältet i ljusvågen.

Kan tjäna dig: Senoidal Wave: Egenskaper, delar, beräkning, exempelDen blå vågen representerar svängningen av det elektriska fältet i en elektromagnetisk våg med sned linjär polarisering på grund av överlappningen av två komponenter i det polariserade fältet linjärt i ortogonala plan. Källa: Wikimedia Commons.

Cirkulär polarisation

I detta fall har amplituden hos den elektriska och magnetiska fälten i den lysande vågen konstant storlek, men dess riktning roterar med konstant vinkel snabbhet i tvärriktningen till förökningsriktningen.

Den nedre figuren visar svängen på amplituden på det elektriska fältet (i rött). Denna tur är resultatet av summan eller överlappningen av två vågor med samma amplitud och linjärt polariserad i ortogonala plan, vars fasskillnad är π/2 -radianer. De representeras i den nedre figuren som blå respektive gröna vågor.

Cirkulär polarisation. Källa: Wikimedia Commons

Sättet att skriva matematiskt x och och av det elektriska fältet i en våg med Dextrog -cirkulär polarisering, av amplitud Eo och det förökas i riktning z är:

OCH = (Ex Yo; Hallå J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]]] Yo; Cos [(2π/λ) (c t - z) - π/2] J; 0 k)

Istället en våg med Levógira cirkulär polarisering av amplitud Eo som förökas i riktning z Det representeras av:

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

Observera att tecknet ändras i fasskillnaden i en komponentvåg och, När det gäller komponenten x.

Båda för fallet dextro-roterande som levogiro, Magnetfältvektorn B Det är relaterat till den elektriska fältvektorn OCH genom vektorprodukt mellan enhetsvektorn i förökningsriktningen och OCH, inklusive en skalfaktor som är lika med inversen av ljusets hastighet:

B = (1/c) eller_z ｘ OCH

Elliptisk polarisation

Elliptisk polarisering liknar cirkulär polarisering, med skillnaden att amplituden på det trasiga fältet som beskriver en ellips istället för en cirkel.

Kan tjäna dig: elliptiska galaxer: bildning, egenskaper, typer, exempel

Vågen med elliptisk polarisering är överlappningen av två linjärt polariserade vågor i vinkelräta plan med ett framsteg eller fördröjning av π/2 Radianes i fasen av den ena med avseende på den andra, men med tillägget att fältets amplitud i var och en av komponenterna är annorlunda.

Fenomen på grund av lysande polarisering

Reflexion

När en icke -polariserad ljusstråle påverkar en yta, till exempel ett glas eller ytan på vattnet, reflekteras en del av ljuset och delas en del. Den reflekterade komponenten har partiell polarisering, såvida inte strålens förekomst är vinkelrätt mot ytan. 

I det specifika fallet att vinkeln på den reflekterade strålen bildar rak vinkel med den överförda strålen, har det reflekterade ljuset total linjär polarisation, i normal riktning till incidensplanet och parallellt med den reflekterande ytan. Infallsvinkeln som producerar total polarisering genom reflektion kallas Bryggervinkel.

Selektiv absorption

Vissa material tillåter selektiv överföring av ett visst polarisationsplan för den elektriska komponenten i ljusvågen. 

Detta är egenskapen som används för tillverkning av polariserande filter, där en polymerbaserad polymer sträckt sig till gränsen och anpassas av rutnät, komprimerad mellan två glasark används vanligtvis.

Sådan disposition fungerar som ett ledande rutnät som "kortscircuite" den elektriska komponenten i vågen längs stretchmärken och tillåter passagen av de tvärgående komponenterna till polymerfibrado. Det överförda ljuset är således polariserat i den strierade tvärriktningen.

Placera ett andra polariserande filter (kallad analysatorn) i det redan polariserade ljuset kan du få en slutareffekt.

När orienteringen av analysatorn sammanfaller med polarisationsplanet för det infallande ljuset alla ljuspassningarna, men för den ortogonala riktningen släcks ljuset helt.

För mellanliggande positioner finns det partiellt ljus, vars intensitet varierar beroende på Frisklag:

I = io cos²(θ).

Kan tjäna dig: elektriskt fältflöde

Kristallin birrefringencia

Förflyttning av ljus genom birrearkent glas

Ljuset i ett vakuum, som varje elektromagnetisk våg, sprider sig med en hastighet c på cirka 300.000 km/s. Men i ett genomskinligt medium är det hastigheten v är lite mindre. Kvoten mellan c och v Det kallas brytningsindex av det genomskinliga mediet.

I vissa kristaller, såsom kalcit, är brytningsindexet annorlunda för varje polarisationskomponent. Av denna anledning när en ljusstråle korsar en kristall med birrecrringence, är strålen uppdelad i två strålar med linjär polarisation i ortogonala riktningar, som kontrolleras med ett polariserande-analysfilter.

Exempel på lätt polarisering

Ljuset som återspeglas av havets yta eller en sjö har partiell polarisering. Den blå himmelens ljus, men inte molnens, är delvis polariserat.

Vissa insekter som skalbaggar CEtoni aurerata återspeglar ljus med cirkulär polarisering. Den nedre figuren visar detta intressanta fenomen, där successivt ljuset reflekteras av skalbaggen utan filter kan observeras, med ett höger polariserande filter och sedan med ett vänster polariserande filter.

Dessutom har en spegel placerats som producerar en bild med ett inverterat polarisationstillstånd med avseende på ljus som direkt återspeglas av skalbaggen.

Höger cirkulär polarisation producerad av Cetonia Aratrata Beetle. Källa: Wikimedia Commons.

Lysande polarisationsapplikationer

Polariserande filter används i fotografering för att eliminera de blixtar som produceras av ljuset reflekterade av reflekterande ytor såsom vatten.

De används också för att eliminera den glöd som produceras av det delvis polariserade blå himmelljuset, på detta sätt erhålls fotografier med bättre kontrast.

Inom kemi, såväl som inom livsmedelsindustrin, ett instrument som heter polarimeter, vilket gör det möjligt att mäta koncentrationen av vissa ämnen som i lösningen ger en rotation av polarisationsvinkeln.

Genom att passera polariserat ljus och med hjälp av en polarimeter kan till exempel koncentrationen av socker i juice och drycker fastställas för att verifiera att det passar tillverkarens standarder och sanitära kontroller.

Referenser

1. Goldstein, D. Polariserat ljus. New York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, f. TILL. 2001. Grunder i optik. NY: Higher Education McGraw Hill.
3. Saleh, Bahaa och. TILL. 1991. Grundläggande fotonik. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. 1990. Modern optik. John Wiley & Sons Canada.
5. Bohren, C.F. 1998. Absorption och spridning av ljus av små partiklar. Kanada: John Wiley & Sons.
6. Wikipedia. Elektromagnetisk polarisation. Återhämtad från: är.Wikipedia.com