ŠTO JE POLARIZIRANA SVJETLOST? - FIZIČKA - 2024

Polarizirane svjetlosti je elektromagnetsko zračenje vibrira u jednoj ravnini koja je okomita na smjer širenja. Vibracija u ravnini znači da vektor električnog polja svjetlosnog vala oscilira paralelno s prostorom dviju pravokutnih komponenti, kao što je slučaj s xy ravninom polarizacije.

Prirodno ili umjetno svjetlo je val valova elektromagnetskog zračenja čija električna polja osciliraju nasumično u svim ravninama okomito na smjer širenja. Kada je samo jedan dio zračenja ograničen na osciliranje u jednoj ravnini, kaže se da je svjetlost polarizirana.

Okomito polarizirani svjetlosni val u ravnini kao nepolarizirani svjetlosni valovi utječu na polarizacijsku rešetku. Autor Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

Jedan od načina da se dobije polarizirana svjetlost je udaranje zrake svjetlosti na polarizirajući filter, koji se sastoji od polimerne strukture orijentirane u jednom smjeru, dopuštajući prolazak samo valovima koji osciliraju u istoj ravnini, dok se ostali valovi apsorbiraju.,

Zraka svjetlosti koja prolazi kroz filter ima niži intenzitet od upadne zrake. Ova značajka je način razlikovanja polarizirane svjetlosti od nepolarizirane svjetlosti. Ljudsko oko nema sposobnost razlikovanja jednih i drugih.

Svjetlost može biti linearna, kružna ili eliptična polarizirana, ovisno o smjeru širenja vala. Također, polarizirana svjetlost može se dobiti fizičkim procesima poput refleksije, refrakcije, difrakcije i bifrefencije.

Linearno polarizirana svjetlost

Kad električno polje svjetlosnog vala stalno oscilira, opisujući ravnu liniju u ravnini okomito na širenje, kaže se da je svjetlost linearno polarizirana. U ovom stanju polarizacije faze dviju komponenti električnog polja su iste.

Ako se dva talasa, linearno polarizirana, koja vibriraju u ravninama okomitim jedna na drugu, nađu se jedan drugi, linearno polarizirani val. Dobiveni svjetlosni val bit će u fazi s prethodnim. Dva talasa su u fazi kada u istom vremenu predstavljaju isti pomak.

Linearna, kružna i eliptična polarizacija. Induktivnim opterećenjem. (Https://commons.wikimedia.org)

Kružna polarizirana svjetlost

Svjetlosni val čije vektor električnog polja oscilira kružno u istoj ravnini okomito na širenje, kružno je polariziran. U ovom stanju polarizacije jačina električnog polja ostaje konstantna. Orijentacija električnog polja je u smjeru kazaljke na satu ili obrnuto.

Električno polje polarizirane svjetlosti opisuje kružne staze s konstantnom kutnom frekvencijom ω.

Dva linearno polarizirana svjetlosna vala koja su postavljena okomito jedan na drugi, s faznom razlikom od 90 °, tvore kružno polarizirani svjetlosni val.

Eliptično polarizirana svjetlost

U ovom stanju polarizacije električno polje svjetlosnog vala opisuje elipsu u cijeloj ravnini okomito na širenje i orijentirano je u smjeru vrtnje u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru.

Superpozicija dvaju svjetlosnih valova okomitih jedan na drugog, jednog s linearnom polarizacijom, a drugog s kružnom polarizacijom, i s faznim pomakom od 90 °, rezultira svjetlosnim valom s eliptičnom polarizacijom. Polarizirani svjetlosni val sličan je slučaju kružne polarizacije, ali veličina električnog polja varira.

Odbojna polarizirana svjetlost

Zrcalo polarizirano svjetlo otkrio je Malus 1808. Malus je opazio da kada snop nepolarizirane svjetlosti udari u dobro poliranu, prozirnu staklenu ploču, jedan dio svjetlosti se refraktira dok prolazi kroz ploču, a drugi dio se reflektira, formirajući kut od 90 ° između refrakcijske i reflektirane zrake.

Zrcalni snop se linearno polarizira oscilirajući u ravnini okomitoj na smjer širenja, a stupanj njegove polarizacije ovisi o kutu upada.

Upadni kut pod kojim se reflektirana zraka svjetlosti potpuno polarizira naziva se Brewsterovim kutom (θ _B)

Refrakcijska polarizirana svjetlost

Ako se nepolarizirani snop svjetlosti dogodi s Brewsterovim kutom (θ _B) na snopu staklenih ploča, neke se vibracije okomite na ravninu upada reflektiraju od svake ploče, a ostale vibracije se prelamaju.

Neto rezultat je da su sve reflektirane zrake polarizirane u istoj ravnini dok su lomljene zrake djelomično polarizirane.

Što je veći broj površina, lomljena zraka izgubit će sve više oscilacija okomito na ravninu. Konačno će se svjetlost linearno polarizirati u istoj ravnini upada kao i nepolarizirana svjetlost.

Raspršujuće polarizirano svjetlo

Svjetlost koja pada na male čestice suspendirane u mediju apsorbira njegova atomska struktura. Električno polje inducirano u atomima i molekulama ima vibracije paralelne s ravninom oscilacije upadne svjetlosti.

Isto tako je električno polje okomito na smjer širenja. Tijekom ovog procesa atomi emitiraju fotone svjetlosti koji se odbijaju u svim mogućim smjerovima.

Emitirani fotoni tvore skup svjetlosnih valova raspršenih česticama. Dio raspršene svjetlosti okomito na upadajući svjetlosni snop je linearno polariziran. Drugi dio svjetlosti raspršen u paralelnom smjeru nije polariziran, ostatak svjetlosti raspršen česticama djelomično je polariziran.

Raspršivanje čestica veličine koja je usporediva s valnom duljinom upadne svjetlosti naziva se Rayleigh raspršenje. Ova vrsta raspršivanja omogućuje objašnjenje plave boje neba ili crvene boje zalaska sunca.

Rayleigh raspršenje ima ovisnost obrnuto proporcionalnu četvrtoj snazi ​​valne duljine (1 / λ ⁴).

Polarizirana svjetlost s dvostrukim odsjajem

Birefringence je karakteristično svojstvo nekih materijala kao što su kalcit i kvarc koji imaju dva indeksa loma. Dvosmjerno polarizirana svjetlost nastaje kada zraka svjetlosti padne na dvosvjetlujući materijal, razdvajajući se na reflektiranu i dvije lomljive zrake.

Od dvije lomljene zrake jedna odstupa više od druge, oscilira okomito na ravninu upada, dok druga oscilira paralelno. Obje tvari izlaze iz materijala s linearnom polarizacijom na ravninu upada.

Reference

1. Goldstein, D. Polarizirana svjetlost. New York: Marcel Dekker, inc., 2003.
2. Jenkins, FA i White, H E. Osnove optike. NY: McGraw Hill visoko obrazovanje, 2001.
3. Saleh, Bahaa E. A i Teich, M C. Osnove fotonike. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. Moderna optika. Kanada: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF i Huffman, D R. Apsorpcija i raspršivanje svjetlosti sitnim česticama. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998.