Բեւեռացված եւ բնական լույսը: բեւեռացված լույսը, ի տարբերություն բնական

Ալիքները են երկու տեսակի. Երկայնական տատանողական հուզմունք զուգահեռ դրանց տարածման ուղղությունների մասին: Որպես օրինակ է ընդունումը ձայնի է օդում: Լայնակի ալիքներ բաղկացած է անկարգությունների, որոնք մի անկյան տակ 90 ° ուղղությամբ շարժման. Օրինակ, որ ալիքը անցնող հորիզոնական միջոցով զանգվածի ջրի առաջացնում ուղղահայաց թրթիռները դրա մակերեսին.

Հայտնաբերելու

Մի շարք խորհրդավոր օպտիկական էֆեկտների դիտարկված կեսին XVII դարում, եղել պարզաբանել է, երբ բեւեռացված եւ բնական լույսը սկսել է դիտվում է որպես ալիքի երեւույթի եւ ուղղությունը նրա թրթռանքների են հայտնաբերվել: Առաջին, այսպես կոչված բեւեռացումը ազդեցություն հայտնաբերվել է Դանիայի բժիշկ Էրազմուս Bartholin 1669. Գիտական նկատվում կրկնակի բեկում կամ birefringence է Իսլանդիայի spar կամ կալցիումի (բյուրեղյա ձեւով կալցիումի կարբոնատ): Երբ լույսը անցնում է Calcite բյուրեղյա տարաձայնություններ այն, արտադրող երկու պատկերները են տեղափոխվել հարաբերական են միմյանց:

Newton իմանալ այս երեւույթի եւ ենթադրում է, որ, թերեւս, թեթեւ Ցուլ պետք ասիմետրիան կամ «միակողմանի», որ կարող է լինել պատճառը ձեւավորման երկու պատկերների. Հյուգենս, ժամանակակից Նյուտոնի չկարողացավ բացատրել իր տեսությունը կրկնակի բեկում տարրական ալիքների, բայց նա չի հասկանում, թե ճշմարիտ իմաստը ուժի մեջ: Birefringence անհայտ մնաց մինչեւ Թոմաս Յունգը եւ Ֆրանսիայի ֆիզիկոս Augustin-Ժան Frenel չի առաջարկվում, որ լուսային ալիքների լայնակի: Մի պարզ գաղափար թույլ է տվել է բացատրել, թե ինչ է բեւեռացված եւ բնական լույսը: Այս տրամադրել բնական եւ uncomplicated շրջանակ վերլուծելով բեւեռացման հետեւանքները:

Որ birefringence պայմանավորված է մի համադրություն երկու օրթոգոնալ բեւեռացումներից, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի իր ալիքի արագություն: Այն պատճառով, որ տարբերությունը արագությամբ երկու բաղադրիչների ունեն տարբեր refractive ցուցանիշներին, եւ, հետեւաբար, նրանք բոլորովին այլ կերպ են լույսի միջոցով նյութական, արտադրող երկու պատկերները:

Բեւեռացված եւ բնական լույսը: Maxwell տեսությունը

Fresnel արագ մշակել է համապարփակ մոդել լայնակի ալիքների, որը հանգեցրել է birefringence եւ մի շարք այլ օպտիկական հետեւանքների: Քառասուն տարի անց, էլեկտրամագնիսական Մաքսվելի տեսությունը elegantly բացատրում է, թե լայնակի բնույթը լույսի.

Էլեկտրամագնիսական ալիքներ Մաքսվել կազմված մագնիսական եւ էլեկտրական դաշտերի ուղղահայաց ուղղությամբ oscillating շարժումը: Դաշտերը է մի անկյան տակ 90 ° միմյանց: Այս ուղղությամբ տարածման էլեկտրական դաշտերի եւ մագնիսական ձեւով իրավունք կոորդինատները: Համար ալիքի հետ հաճախականությունների F եւ երկարությամբ λ (դրանք վերաբերում կախվածությունը λf = C), որը շարժվում է դրական x ուղղությամբ, դաշտերը նկարագրված mathematically:

• 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 ^.

Այն հավասարումների ցույց են տալիս, որ էլեկտրական եւ մագնիսական դաշտերը են փուլում միմյանց հետ: Ցանկացած պահի, նրանք միաժամանակ հասնել իրենց առավելագույն արժեքները մի տարածություն հավասար է Էլ ₀ եւ B _0: Այս amplitudes անկախ չեն: Մաքսվելի հավասարումները բացահայտել է, որ Էլ ₀ = CB ₀ բոլոր էլեկտրամագնիսական ալիքների Վակումային.

բեւեռացումը ուղղությունը

Ի նկարագրության կողմնորոշումը մագնիսական եւ էլեկտրական դաշտերի թեթեւ ալիքներ են, որպես կանոն, միայն ցույց են տալիս ուղղությունը էլեկտրական դաշտի: Մագնիսական դաշտը վեկտորը որոշվում է պահանջի perpendicularity ոլորտներում եւ նրանց perpendicularity ուղղությամբ շարժման. Բնական եւ գծային բեւեռացված լույսը բնութագրվում է նրանով, որ վերջին դաշտային տատանվել է ֆիքսված ուղղություններով, քանի որ շարժման ալիքի:

Կան նաեւ այլ հնարավոր բեւեռացումը պետություններ: Այն դեպքում, շրջանաձեւ վեկտորների մագնիսական եւ էլեկտրական դաշտերի են պտտվող հարաբերական բազմացման ուղղությամբ մշտական լիություն. Elliptically բեւեռացված լույսը միջանկյալ դիրքում միջեւ գծային եւ շրջանաձեւ բեւեռացումներից:

unpolarized թեթեւ

Ատոմների վրա մակերեսի մի բուռն թելիկը, որը առաջացնում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման, կան, անկախ միմյանց. Յուրաքանչյուր ճառագայթումը կարող է մոտավորապես նմանությամբ, քանի գնացքների կարճ տեւողությամբ 10 ^-9 ից 10 ^-8 վայրկյան. Էլեկտրամագնիսական ալիքներ են թելիկ, մի superposition այդ գնացքների, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի իր սեփական բեւեռացման ուղղությունը: Գումարը կողմնորոշված պատահական մարզվում ձեւեր է ալիքը բեւեռացում վեկտորը, որի տատանվում արագորեն եւ erratically. Այս ալիքը կոչվում է unpolarized: Բոլոր բնական աղբյուրներ լույսի, այդ թվում `արեւի, շիկացման լամպերի, ցերեկային լույսի լամպեր եւ հուրը արտադրել նման ճառագայթում. Սակայն, բնական լույսը հաճախ մասամբ բեւեռացված պայմանավորված է բազմակի խորտակելով եւ արտացոլումը.

Այսպիսով, տարբերությունը բնական բեւեռացված լույսի կայանում է նրանում, որ առաջին oscillations ընթանում են հարթությունում.

Աղբյուրները բեւեռացված ճառագայթման

Բեւեռացված լույսը կարող է արտադրվում, երբ տարածական կողմնորոշումը որոշված: Մեկ օրինակ է հանդիսանում Սինքրոտրոնային ճառագայթման օգտագործմամբ, որի մեջ բարձր էներգիայի լիցքավորված մասնիկները շարժվում է մագնիսական դաշտի եւ արտադրել հակադիր էլեկտրամագնիսական ալիք: Կան բազմաթիվ հայտնի Աստղաբաշխական աղբյուրները, որոնք արտադրում, բնականաբար, բեւեռացված լույս: Դրանք ներառում են միգամածություններ, գերնոր մնացորդներ, եւ ակտիվ գալակտիկական միջուկների. տիեզերական ճառագայթումը բեւեռացումը ուսումնասիրվում է որոշելու նպատակով հատկությունների իր աղբյուրներին:

Polaroid ֆիլտր

Բեւեռացված եւ բնական լույսը բաժանված են անցնում մի շարք նյութերի, առավել տարածված է, որը Polaroid ստեղծված Էդվին Land ամերիկյան ֆիզիկոս. The ֆիլտր բաղկացած երկար շղթաներով ածխաջրածնային մոլեկուլների կողմնորոշված է մեկ ուղղությամբ է ջերմային բուժման գործընթացում. Մոլեկուլ է ընտրողաբար կլանել ճառագայթման, էլեկտրական դաշտը զուգահեռ իրենց կողմնորոշման: Որ լույսը թողնելով polarizer է գծային բեւեռացված են: Նրա էլեկտրական դաշտը ուղղահայաց ուղղությամբ մոլեկուլային կողմնորոշման: Polaroid գտել դիմում է բազմաթիվ ոլորտներում, այդ թվում, արեւային ակնոց եւ զտիչների, որոնք նվազեցնում են ազդեցություն է արտացոլված եւ ցրված լույսի ներքո.

Բնական ու բեւեռացված լույսը, որ օրէնքը Malus

1808 թ., Ֆիզիկոս Էթյեն Լուի Մալուս պարզվել է, որ լույսը արտացոլվում է ոչ-մետաղական մակերեսների, մասամբ բեւեռացված. Թե որքանով այս ուժի կախված է անկման անկյան եւ refractive ցուցանիշից ռեֆլեկտիվ նյութական. Մեկում ծայրահեղ դեպքերում, երբ շոշափում է անկման անկյան օդում հավասար է refractive ցուցանիշից ռեֆլեկտիվ նյութական, արտացոլված լույսը դառնում ամբողջությամբ գծային բեւեռացված են: Այս երեւույթը հայտնի է որպես BREWSTER օրենքի (անվան իր discoverer, Շոտլանդիայի ֆիզիկոս Դավիթ Brewster): Բեւեռացումը ուղղությունը զուգահեռ, որն արտացոլում մակերեսին. Քանի որ ցերեկային լույսի շողալ սովորաբար տեղի է ունենում վրա անդրադարձ հորիզոնական մակերեսների, ինչպիսիք են ճանապարհների եւ ջրի զտիչներ են սովորաբար օգտագործվում է արեւային ակնոց է մնալ հորիզոնական բեւեռացված լույսը եւ, հետեւաբար, ընտրողաբար հեռացնել արտացոլումը լույսի.

Rayleigh խորտակելով

Լույսի ցրումը է շատ փոքր օբյեկտների, որոնց չափերը շատ ավելի փոքր է, քան ալիքի երկարություն (այսպես կոչված, Rayleigh, խորտակելով հետո անգլիացի գիտնականի Տէր Rayleigh), ինչպես նաեւ ստեղծում է մասնակի բեւեռացումը: Երբ արեւի լույս անցնում է Երկրի մթնոլորտի, դա ցրել է օդային մոլեկուլների. Երկրի եւ հասնում ցրված հակադիր բնական լույսը: Աստիճանը բեւեռացման կախված խորտակելով տեսանկյունից: Քանի որ մարդը չի տարբերակել բնական եւ բեւեռացված լույս, այս ազդեցությունը սովորաբար աննկատ: Այնուամենայնիվ, աչքերը շատ միջատների արձագանքել դրան, եւ նրանք օգտագործում են հարաբերական բեւեռացումը ցրված ճառագայթման որպես նավագնացային գործիք. Նորմալ է ֆիլտր տեսախցիկ, որն օգտագործվում է նվազեցնել ֆոնային ճառագայթման վառ արեւի, մի պարզ գծային polarizer, որը բաժանում է բեւեռացված լույս ու բնական Rayleigh.

անիզոտրոպ նյութեր

Բեւեռացումը էֆեկտներ են նկատվում օպտիկապես անիզոտրոպ նյութեր (որի բեկման ցուցչի տատանվում ուղղությամբ բեւեռացման), ինչպիսիք են birefringent բյուրեղների, որոշ կենսաբանական կառույցների եւ Օպտիկապես ակտիվ նյութերի. Տեխնոլոգիական ծրագրերը ներառում հակասական մանրադիտակներ, հեղուկ բյուրեղային դրսեւորում եւ օպտիկական սարքավորումներ, որոնք օգտագործվում են նյութերի հետազոտության.