MI A POLARIZÁLT FÉNY? - FIZIKAI - 2026

A polarizált fény elektromágneses sugárzás, amely a terjedési irányra merőleges egy síkban rezeg. A síkban levő rezgés azt jelenti, hogy a fényhullám elektromos mezővektore két téglalap alakú elem térével párhuzamosan oszlik, ahogy a xar polarizációs sík esetén.

A természetes vagy a mesterséges fény egy olyan elektromágneses sugárzás hullámvonala, amelynek elektromos tereinek véletlenszerű oszcillálása oszlik meg a terjedési irányra merőleges síkokban. Ha a sugárzásnak csak egy része korlátozódik egyetlen síkban történő rezgésre, akkor a fény polarizálódik.

Függőlegesen polarizált fényhullám egy síkban, mivel a nem polarizált fényhullámok érintkeznek a polarizációs rácson. Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

A polarizált fény elnyerésének egyik módja egy olyan fénysugár megütésével a polarizáló szűrőn, amely egy irányba orientált polimer szerkezetből áll, lehetővé téve, hogy csak az ugyanazon síkban oszcilláló hullámok áthaladjanak, míg a többi hullám elnyelődik..

A szűrőn áthaladó fény sugara alacsonyabb intenzitással rendelkezik, mint a beeső sugár. Ez a szolgáltatás lehetővé teszi a polarizált és a nem polarizált fény megkülönböztetését. Az emberi szem nem képes megkülönböztetni egymást.

A fény a hullám terjedésének irányától függően lehet lineáris, kör vagy ellipszis alakban polarizált. A polarizált fény fizikai folyamatokkal, például visszaverődés, refrakció, diffrakció és kettős törés révén is előállítható.

Lineárisan polarizált fény

Amikor a fényhullám elektromos tere folyamatosan rezg, a terjedésre merőleges síkban egy egyeneset írva le, akkor a fényt lineárisan polarizálják. Ebben a polarizációs állapotban az elektromos mező két elemének fázisai azonosak.

Ha két, egymásra merőleges síkban rezegő, lineárisan polarizált hullám van egymással szemben, újabb lineárisan polarizált hullámot kapunk. A kapott fényhullám fázisban lesz az előzőekkel. Két hullám fázisban van, amikor ugyanolyan időeltolódást mutatnak.

Lineáris, kör és elliptikus polarizáció. Indukciós töltéssel. (Https://commons.wikimedia.org)

Kör alakú polarizált fény

A fényhullám, amelynek elektromos mezővezete kör alakban oszlik ugyanabban a síkban, merőlegesen a terjedésre, körkörösen polarizálódik. Ebben a polarizációs állapotban az elektromos mező nagysága állandó marad. Az elektromos mező tájolása az óramutató járásával megegyező vagy az óramutató járásával megegyező irányban történik.

A polarizált fény elektromos tere a ular állandó szögfrekvenciájú körpályákat írja le.

Két, egymásra merőlegesen egymásra merőlegesen lineárisan polarizált fényhullám, 90 ° fáziskülönbséggel, körkörösen polarizált fényhullámot képez.

Elliptikusan polarizált fény

Ebben a polarizációs állapotban a fényhullám elektromos mezője a teljes síkban egy ellipszist ír le, amely merőleges a terjedésre, és az óramutató járásával megegyező vagy az óramutató járásával ellenkező irányban van elforgatva.

Két egymásra merőleges fényhullám szuperpozíciója, az egyik lineáris polarizációjú, a másik kör alakú polarizációjú, 90 ° -os fáziseltolódással pedig ellipszis polarizációjú fényhullámot eredményez. A polarizált fényhullám hasonló a kör alakú polarizáció esetéhez, de az elektromos mező nagysága változó.

Reflexió polarizált fény

A reflexióval polarizált fényt Malus fedezte fel 1808-ban. Malus megfigyelte, hogy amikor a nem polarizált fénynyaláb jól megcsiszolt, átlátszó üveglapra ütközik, a fény egy része refraktál, amikor áthalad a lemezen, a másik része pedig visszaverődik, és így képződik 90 ° -os szög a refraktált sugár és a visszavert fény között.

A visszatükröződött fénysugarat lineárisan polarizálják a terjedési irányra merőleges síkban történő rezgésekkel, és a polarizáció foka az esési szögtől függ.

A visszaeső fénysugár teljes polarizációjának beesési szögét Brewster-szögnek (θ _B) nevezzük.

Polarizált fénytörés

Ha nem polarizált fénysugár fordul elő Brewster-szöggel (θ _B) az üveglap- halomon, akkor az ütközési síkra merőleges rezgések egy része visszaverődik az egyes lemezektől, a többi rezgés pedig megtörténik.

A végeredmény az, hogy az összes visszavert sugarat ugyanabban a síkban polarizálják, míg a refraktált sugarak részben polarizálódnak.

Minél nagyobb a felületek száma, annál több a refraktált sugár, amely a síkra merőleges oszcillációkat veszít. Végül a továbbított fény lineárisan polarizálódik ugyanabban az ütközési síkban, mint a nem polarizált fény.

A polarizált fény szórása

A közegben szuszpendált kis részecskékre eső fényt felveszi az atomszerkezete. Az atomokban és a molekulákban indukált elektromos mezőnek a beeső fény oszcillációs síkjával párhuzamos rezgése van.

Hasonlóképpen, az elektromos mező merőleges a terjedési irányra. E folyamat során az atomok fény fotonokat bocsátanak ki, amelyek minden lehetséges irányba elhajlanak.

A kibocsátott fotonok a részecskék által szétszórt fényhullámok halmazát alkotják. A szórt fénynek a beeső fénysugárra merőleges része lineárisan polarizált. A párhuzamos irányban szétszórt fény másik része nem polarizált, a részecskék által szétszórt többi rész részlegesen polarizált.

A beeső fény hullámhosszával összehasonlítható méretű részecskék szétszóródását Rayleigh szórásnak nevezzük. Az ilyen szórás lehetővé teszi az ég kék színének vagy a naplemente piros színének magyarázatát.

A Rayleigh szórás függvénye fordítottan arányos a hullámhossz negyedik teljesítményével (1 / λ ⁴).

Kettős törés polarizált fény

A kettős törés olyan anyagok jellemző tulajdonsága, mint például a kalcit és a kvarc, amelyeknek két törésmutatója van. Kettős törésű polarizált fényt akkor kapunk, amikor a fénysugár egy kettős törésű anyagra esik, és egy reflexiós fénnyel és két refraktált fénnyel különül el.

A két törött sugarat közül az egyik jobban eltér, mint a másik, az ütközési síkra merőlegesen oszlik, míg a másik párhuzamosan oszlik. Mindkét sugarat az anyagból lineáris polarizációval támaszkodik az incidencia síkjára.

Irodalom

1. Goldstein, D. Polarizált fény. New York: Marcel Dekker, inc., 2003.
2. Jenkins, FA és White, H E. Optika alapjai. NY: McGraw Hill Felsőoktatás, 2001.
3. Saleh, Bahaa E. A és Teich, M C. A fotonika alapjai. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. Modern optika. Kanada: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF és Huffman, D R. A fény abszorpciója és szétszórása kis részecskékkel. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998.