Dawl polarizzat u naturali. dawl polarizzat b'differenza naturali

Il-mewġ huma ta 'żewġ tipi. L-inkwiet vibrational lonġitudinali paralleli għad-direzzjoni tagħhom ta 'propagazzjoni. Eżempju huwa l-passaġġ tal-ħoss fl-arja. mewġ trasversali jikkonsistu disturbi li huma f'angolu ta '90 ° għad-direzzjoni tal-moviment. Per eżempju, il-mewġa li tgħaddi orizzontalment permezz tal-massa ta 'ilma jikkawża vibrazzjonijiet vertikali fil-wiċċ tagħha.

L-iskoperta ta '

Numru ta 'effetti ottiċi misterjuża osservati fin-nofs tas-seklu XVII, ġie spjegat, meta d-dawl polarizzat u naturali beda jitqies bħala fenomenu mewġ u d-direzzjoni ta' vibrazzjonijiet tiegħu ġew skoperti. L-ewwel hekk imsejjaħ effett polarizzazzjoni ġie skopert mill-tabib Daniż Erasmus Bartholin fil 1669. Xjentifika osservati rifrazzjoni doppja jew birefringence fl-Iżlanda (forma kristall ta 'karbonat tal-kalċju) spar jew kalċju. Meta dawl jgħaddi kristall calcite qasmiet dan, li jipproduċu żewġ xbihat huma jixxaqleb relattivi għal xulxin.

Newton jafu dwar dan il-fenomenu u jissuġġerixxi li corpuscles forsi dawl għandhom assimetrija jew "fuq naħa waħda", li jista 'jkun il-kawża tal-formazzjoni ta' żewġ xbihat. Huygens, kontemporanja ta 'Newton kien kapaċi jispjegaw teorija tiegħu tal rifrazzjoni doppja ta' mewġ elementari, iżda huwa ma jifhmu t-tifsira vera tal-effett. Birefringence baqa 'misteru sakemm Thomas Young u l-fiżiċista Franċiż Augustin-Zhan Frenel mhuwiex ssuġġerit li mewġ tad-dawl huma trasversali. A idea sempliċi ppermettiet biex jispjegaw dak polarizzat u naturali dawl. Dan ipprovda qafas naturali u mhux kumplikat għall-analiżi effetti polarizzazzjoni.

Il birefringence huwa kkawżat minn taħlita ta 'żewġ polarizzazzjoni ortogonali, kull wieħed minnhom għandu veloċità mewġa tagħha. Minħabba d-differenza fil-veloċità miż-żewġ komponenti għandhom indiċi refrattivi differenti, u għalhekk huma differenti refracted permezz tal-materjal, li jipproduċu żewġ xbihat.

Polarizzat u naturali dawl: teorija Maxwell

Fresnel malajr żviluppat mudell komprensiv ta 'mewġ trasversali, li wassal għall-birefringence u numru ta' effetti ottiċi oħra. Erbgħin sena wara, il-elettromanjetiċi teorija Maxwell elegantly jispjega n-natura trasversali ta 'dawl.

mewġ elettromanjetiku Maxwell magħmul minn kampijiet manjetiċi u elettriċi perpendikulari għad-direzzjoni tal joxxilla moviment. L-oqsma huma f'angolu ta '90 ° ma' xulxin. F'dan il-każ id-direzzjoni ta 'propagazzjoni ta' l-kampi manjetiċi u elettriċi jiffurmaw sistema leminija jikkoordinaw. Għal mewġa mal-f frekwenza u l λ tul (jirrelataw dipendenza λf = c), li timxi fid-direzzjoni x pożittiva, l-oqsma huma deskritti matematikament:

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

L-ekwazzjonijiet juru li l-kampi elettriċi u manjetiċi huma fil-fażi ma 'xulxin. Fi kwalunkwe ħin, huma simultanjament jilħqu valuri massimi tagħhom fi spazju daqs M ₀ u B _0. Dawn amplitudnijiet mhumiex indipendenti. Maxwell 's ekwazzjonijiet juru li M ₀ = BĊ ₀ għat-mewġ elettromanjetiku kollha in vacuo.

-direzzjoni polarizzazzjoni

Fid-deskrizzjoni tal-orjentazzjoni tal-kampi manjetiċi u elettriċi ta 'mewġ tad-dawl huma tipikament jindikaw biss id-direzzjoni tal-kamp elettriku. Il-vector kamp manjetiku hija determinata mir-rekwiżit ta 'oqsma perpendikolari u perpendikolari tagħhom għad-direzzjoni tal-moviment. Dawl naturali u lineari polarizzata hija kkaratterizzata f'dik fl-aħħar oxxillazzjoni qasam f'direzzjonijiet fissi bħala l-moviment tal-mewġ.

Hemm stati oħra possibbli polarizzazzjoni. Fil-każ ta 'vetturi ċirkolari tal-kampi manjetiċi u elettriċi huma jiddawwar relattivi għad-direzzjoni propagazzjoni fil amplitudni kostanti. dawl Elliptically polarizzat hija f'pożizzjoni intermedja bejn il lineari u polarizzazzjoni ċirkolari.

dawl unpolarized

Atomi fuq il-wiċċ ta 'filament imsaħħan, li jiġġeneraw l-radjazzjoni elettromanjetika, huma, indipendentement minn xulxin. Kull radjazzjoni jistgħu jiġu madwar mmudellati bħala ferroviji ta 'tul qasir ta' 10 ^-9 sa 10 ^-8 sekondi. mewġ elettromanjetiku mill-filament, hija Sovrapożizzjoni ta 'dawn il-ferroviji, li kull wieħed minnhom għandu direzzjoni polarizzazzjoni tagħha stess. Ammont orjentati saltwarjament ferroviji forom il-vettur mewġa polarizzazzjoni li tvarja malajr u b'mod erratiku. Tali mewġa huwa msejjaħ unpolarized. Kollha sorsi naturali ta 'dawl, inklużi l-Xemx, lampi inkandexxenti, lampi fluworexxenti u fjammi, jipproduċu tali radjazzjoni. Madankollu, dawl naturali huwa spiss polarizzat parzjalment minħabba tifrix multipli u riflessjoni.

Għalhekk, id-differenza mid-dawl polarizzat naturali tikkonsisti fil-fatt li fl-ewwel oxxillazzjonijiet jseħħu fi pjan.

Għejun tar-radjazzjoni polarizzat

dawl polarizzat jistgħu jiġu prodotti meta l-orjentazzjoni spazjali determinati. Eżempju wieħed huwa l-radjazzjoni Synchrotron, li fiha ta 'enerġija għolja ikkargati b'mod jiċċaqilqu fil-kamp manjetiku u jarmu mewġ elettromanjetiku polarizzat. Hemm ħafna sorsi astronomiċi magħrufa li jitfgħu dawl naturali polarizzat. Dawn jinkludu nebulae, fdalijiet supernova, u nuklei galattika attivi. polarizzazzjoni radjazzjoni kożmika huwa studjat sabiex jiddeterminaw il-proprjetajiet tal-sorsi tiegħu.

filtru polaroid

dawl polarizzat u naturali huma separati minn jgħaddi minn numru ta 'materjali, l-aktar komuni ta' liema huwa l-polaroid, maħluqa mill-fiżiċista Amerikana Edwin Artijiet. Il-filtru jikkonsisti ktajjen twal ta 'molekoli ta' idrokarbonju orjentati f'direzzjoni waħda mill-proċess ta 'trattament bis-sħana. Molekula li selettivament jassorbu radjazzjoni, il-kamp elettriku hija parallela għall-orjentament tagħhom. Id-dawl li jħallu l-polarizer hija lineari polarizzata. kamp elettriku tiegħu perpendikulari għad-direzzjoni ta 'orjentazzjoni molekolari. Polaroid sabet applikazzjoni f'ħafna oqsma, inklużi xemx u filtri li jnaqqsu l-effett tad-dawl rifless u mferrxa.

Naturali u dawl polarizzat: il-liġi ta 'Malus

Fl-1808, fiżiċista Etienne Louis Malus sabet li d-dawl rifless mill-uċuħ mhux metalliċi, parzjalment polarizzat. Il-limitu ta 'dan l-effett jiddependi fuq l-angolu tal-inċidenza u l-indiċi refrattiv tal-materjal li jirrifletti. F'wieħed mill-każijiet estremi meta l-tanġent ta 'l-angolu ta' inċidenza fl-arja huwa daqs l-indiċi refrattiv tal-materjal li jirrifletti, id-dawl rifless isir kompletament lineari polarizzata. Dan il-fenomenu huwa magħruf bħala liġi Brewster (l imsemmija wara discoverer tagħha, il-fiżiċista Skoċċiż David Brewster). Id-direzzjoni polarizzazzjoni parallel mal-wiċċ li jirrifletti. Peress dija fluworexxenti normalment iseħħu fuq riflessjoni minn uċuħ orizzontali bħal toroq u ilma filtri huma komunement użati fil nuċċalijiet tax-xemx li tissospendi dawl polarizzata b'mod orizzontali u għalhekk selettiv neħħi l-riflessjonijiet ta 'dawl.

Rayleigh tifrix

tifrix dawl minn oġġetti żgħar ħafna li d-dimensjonijiet huma ħafna iżgħar mill-wavelength (l-hekk imsejħa tifrix Rayleigh wara l-xjenzat Ingliż Mulej Rayleigh), joħloq ukoll polarizzazzjoni parzjali. Meta xemx jgħaddi mill-atmosfera tad-dinja, huwa mxerrda mill molekuli ajru. Dinja u tilħaq mferrxa dawl naturali polarizzat. Il-grad ta 'polarizzazzjoni hu dipendenti fuq tifrix angolu. Peress bniedem ma jiddistingwix bejn dawl naturali u polarizzat, f'dan is-sens normalment ma jiġix innutat. Madankollu, l-għajnejn ta 'ħafna insetti jirreaġixxu għaliha, u li jużaw l-polarizzazzjoni relattiv tar-radjazzjoni mifruxa bħala għodda ta' navigazzjoni. kamera filtru normali li jintuża biex jitnaqqsu radjazzjoni fl-isfond fil-xemx qawwi, huwa polarizer lineari sempliċi, li jissepara l-dawl polarizzat u Rayleigh naturali.

materjali anisotropiċi

effetti polarizzazzjoni huma osservati fil-materjali ottikament anisotropiċi (fejn l-indiċi refrattiv tvarja mad-direzzjoni ta 'polarizzazzjoni), bħal kristalli birefringent, xi strutturi bijoloġiċi u materjali ottikament attivi. applikazzjonijiet teknoloġiċi jinkludu mikroskopji polarizzanti, skrins tal-kristalli likwidi u strumenti ottiċi użati għall-materjali riċerka.