Nuru ya polarized na ya asili. Tofauti kati ya mwanga uliowekwa pole na asili

Mamba ni ya aina mbili. Katika mzunguko wa muda mrefu uliofanana na mwelekeo wa propagation yao. Mfano ni kifungu cha sauti katika hewa. Mawimbi ya mzunguko yanajumuisha pigo ambalo lina pembe ya 90 ° kwa mwelekeo wa uhamisho. Kwa hiyo, kwa mfano, wimbi, lililopita kwa usawa kwa njia ya wingi wa maji, husababisha oscillations wima juu ya uso wake.

Ugunduzi wa uzushi

Madhara kadhaa ya ajabu ya macho yaliyoonekana katikati ya karne ya 17 yalielezewa wakati mwanga uliowekwa pole na mwanga wa asili ulianza kuchukuliwa kama jambo la wimbi na maelekezo ya kufuta kwake yaligundulika. Ya kwanza inayoitwa athari ya polarization iligunduliwa na daktari wa Danish Erasmus Bartolin mwaka wa 1669. Mwanasayansi aliona kutafakari mara mbili, au kurufringence, Iceland spar, au calcite (aina ya fuwele ya calcium carbonate). Wakati mwanga unapita kupitia calcite, kioo huitenganisha, huzalisha picha mbili zilizohamishwa karibu na kila mmoja.

Newton alijua kuhusu jambo hili na alipendekeza kwamba, labda, taa za mwanga ziwe na asymmetry au "moja-upande", ambayo inaweza kuwa sababu ya kuundwa kwa picha mbili. Huygens, mwenye umri wa kisasa wa Newton, alikuwa na uwezo wa kuelezea mara mbili refraction ya nadharia yake ya mawimbi ya msingi, lakini hakuelewa maana halisi ya athari. Kukataa kwa mara mbili kulibakia kuwa siri mpaka Thomas Young na fizikia kutoka Ufaransa Augustin-Jean Fresnel walipendekeza kwamba mawimbi ya mwanga yamevuka. Njia rahisi ilifanya uwezekano wa kuelezea kile kilichopigwa na mwanga wa asili . Hii ilitoa msingi wa asili na usio na mgumu kwa uchambuzi wa madhara ya polarization.

Ufisaji wa ngozi husababishwa na mchanganyiko wa polarizations mbili za perpendicular, ambayo kila mmoja ina kasi yake ya wimbi. Kwa sababu ya tofauti kati ya kasi, vipengele viwili vina tofauti za kutafakari, na kwa hiyo vikwazo tofauti kwa njia ya vifaa, huzalisha picha mbili.

Nuru ya polarized na asili: nadharia ya Maxwell

Fresnel haraka ilifanya mfano wa tata wa mawimbi ya mzunguko, ambayo ilisababisha kurufringence na madhara mengine ya macho. Miaka arobaini baadaye mawazo ya umeme ya Maxwell elegantly alielezea asili ya mwanga.

Mawimbi ya umeme ya Maxwell yanajumuishwa na mashamba ya magneti na ya umeme, kusisimua kwa mwelekeo wa uhamisho. Mashambani ni pembe ya 90 ° kwa kila mmoja. Katika kesi hii, maelekezo ya uenezi wa mashamba ya magnetic na umeme huunda mfumo wa kuratibu wa kulia. Kwa wimbi na mzunguko f na urefu λ (zinahusiana na utegemezi λf = c ), ambayo huhamia katika mwelekeo mzuri wa x, mashamba yanaelezewa hisabati:

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

Upimaji unaonyesha kwamba mashamba ya umeme na magnetic ni katika awamu na kila mmoja. Kwa wakati wowote, wao wakati huo huo wanafikia maadili yao ya juu katika nafasi, sawa na E ₀ na B ₀ . Hizi amplitudes hazijitegemea. Upimaji wa Maxwell unaonyesha kwamba E ₀ = cB ₀ kwa mawimbi yote ya umeme na utupu.

Maelekezo ya uhamasishaji

Katika kuelezea mwelekeo wa mashamba magnetic na umeme, mawimbi ya kawaida huonyeshwa tu kwa uongozi wa uwanja wa umeme. Vector ya uwanja wa magnetic ni kuamua na mahitaji ya perpendicularity ya mashamba na perpendicularity kwa mwelekeo wa mwendo. Mwangaza na nuru iliyopigwa kwa uwazi umejulikana na ukweli kwamba katika mwisho mashamba ya kusonga kwa njia ya kudumu kama wimbi linakwenda.

Mataifa mengine ya uhamasishaji yanawezekana. Katika kesi ya mviringo, vectors ya shamba magnetic na umeme huzunguka jamaa na mwelekeo wa uenezi na amplitude mara kwa mara. Mwonekano wa mwanga wa elliptically ulikuwa katikati kati ya polarizations ya mstari na mviringo.

Mwanga usio na polarized

Atomi juu ya uso wa filament yenye joto ambayo yanazalisha mionzi ya umeme hutumika kwa kujitegemea. Kila radiation inaweza kuwa takribani kwa mfano wa treni fupi za kudumu kutoka sekunde 10 hadi 10 ^-8 . Vimbi vya umeme vinavyotokana na filament ni superposition ya treni hizi, ambayo kila moja ina mwelekeo wake wa polarization. Jumla ya treni yenye uelekeo wa nasibu huunda wimbi ambalo vector ya polari inatofautiana haraka na kwa nasibu. Wimbi kama hilo linaitwa uharibifu. Vyanzo vyote vyenye mwanga, ikiwa ni pamoja na jua, taa za incandescent, taa za umeme na moto, huzalisha mionzi hiyo. Hata hivyo, nuru ya asili mara nyingi hupigwa polarized kwa sababu ya kueneza na kutafakari nyingi.

Kwa hivyo, tofauti kati ya nuru ya mwanga na mwanga wa asili iko katika ukweli kwamba katika kwanza kwanza kushambuliwa hufanyika katika ndege hiyo.

Vyanzo vya mionzi ya polarized

Nuru ya polarized inaweza kuzalishwa katika kesi ambapo mwelekeo wa mazingira ni kuamua. Mfano mmoja ni mionzi ya synchrotron, ambayo chembe za juu za nishati zinahamia kwenye shamba la magnetic na hutoa mawimbi ya umeme yenye polarized. Kuna vyanzo vingi vinavyojulikana vya nyota ambavyo vinatoa mwanga wa kawaida. Haya hujumuisha mabaki ya mchanga, supernova na kiini cha galactic. Ushawishi wa mionzi ya cosmic unasoma ili kuamua mali ya vyanzo vyake.

Chujio cha Polaroid

Nuru ya polarized na ya asili hutengana wakati wa kupitia mfululizo wa vifaa, kawaida ni polaroid iliyoundwa na mwanafizikia wa Marekani Edwin Land. Chujio kina minyororo ndefu ya molekuli ya hydrocarbon iliyoelekezwa katika mwelekeo mmoja kupitia mchakato wa matibabu ya joto. Molekuli huteua mionzi, ambayo uwanja wa umeme ni sawa na mwelekeo wao. Mwanga unaojitokeza kutoka kwa polaroid unasimamishwa. Siri yake ya umeme ni perpendicular kwa mwelekeo wa molekuli. Polaroid imepata programu katika maeneo mengi, ikiwa ni pamoja na miwani ya miwani na filters za mwanga, ambayo hupunguza athari za mwanga unaoonekana na uliotawanyika.

Mwanga na mwanga uliopendekezwa: sheria ya Malus

Mnamo 1808, mwanafizikia Etienne-Louis Malius aligundua kuwa mwanga unaoonekana kutoka kwenye nyuso zisizo za chuma ni sehemu ya polarized. Kiwango cha athari hii inategemea wigo wa matukio na index ya refractive ya vifaa vya kutafakari. Katika moja ya matukio ya ukali, wakati tangent ya wigo wa matukio ya ray katika hewa ni sawa na refractive index ya vifaa vya kutafakari, mwanga unaoonekana unawashwa kabisa kwa uwiano. Jambo hili linajulikana kama sheria ya Brewster (jina lake baada ya muvumbuzi wake, mwanafizikia wa Scottish David Brewster). Mwelekeo wa polarization sambamba na uso kutafakari. Kwa kuwa glagi ya mchana, kama sheria, hutokea wakati inavyoonekana kutoka kwenye nyuso zisizo na usawa, kama vile barabara na maji, miwani ya jua mara nyingi hutumia filters ili kuondoa mwanga uliowekwa polarized na, kwa hiyo, kuondoa viungo vya mwanga.

Rayleigh kutangaza

Kueneza kwa mwanga kwa vitu vidogo vidogo, vipimo ambavyo ni ndogo sana kuliko wavelength (kinachojulikana kama Rayleigh kwa jina la mwanasayansi wa Kiingereza Bwana Rayleigh), pia hufanya polarization ya sehemu. Wakati mionzi ya jua inapita katikati ya anga, inasumbuliwa na molekuli za hewa. Dunia hufikia mwanga ulioonyeshwa na mwanga wa asili. Kiwango cha polari yake inategemea angle ya kueneza. Tangu mtu hafafautisha kati ya mwanga wa asili na polarized, athari hii, kama sheria, bado haijajulikana. Hata hivyo, macho ya wadudu wengi huitikia, na hutumia polarization ya jamaa ya mionzi iliyoenea kama chombo cha kusafiri. Chujio cha kawaida cha kamera, kilichotumiwa kupunguza mionzi ya mionzi katika jua kali, ni polarizer rahisi ambayo hutenganisha mwanga wa asili wa Rayleigh.

Vifaa vya Anisotropic

Madhara ya polarization huzingatiwa katika vifaa vya kupima anisotropiki (ambayo index ya refractive inatofautiana na uongozi wa polarization), kama vile fuwele za nyufringent, miundo fulani ya kibaiolojia na vifaa vya optically. Maombi ya teknolojia ni pamoja na microscopes ya polarization, maonyesho ya kioo kioevu na vyombo vya macho vinavyotumiwa kwa ajili ya utafiti wa vifaa.