სინათლის პოლარიზაცია: განმარტება, ასახვა, რეფრაქცია და გაფანტვა

შეიძლება ატაროთ პოლარიზებული სათვალე, მაგრამ რას ნიშნავს ეს? რით განსხვავდება ისინი სხვა სახის სათვალეებისგან და რატომ არის ისინი სასარგებლო? პოლარიზაცია, სინათლის თვალსაზრისით, გულისხმობს სინათლის ტალღების ერთი მიმართულებით ორიენტირების ან გაფილტვრის პროცესს, რაც გავლენას ახდენს იმაზე, რასაც ხედავთ.

ელექტრომაგნიტური ტალღა არის განივი ტალღა, რომელიც შედგება ელექტრული ველის ტალღისაგან, რომელიც მოძრაობს სიბრტყეში პერპენდიკულარული (სწორი კუთხით) მაგნიტური ველის ტალღის მიმართ, ორივე პერპენდიკულარულია მიმართულების მიმართულების მოძრაობა

მას შემდეგ, რაც ელექტრომაგნიტური გამოსხივება მოქმედებს როგორც ტალღა, მაშინ ნებისმიერ კონკრეტულ ელექტრომაგნიტურ ტალღას ან სინათლის ტალღას ექნება მასთან დაკავშირებული სიხშირე და ტალღის სიგრძე. ტალღის სიგრძისა და სიხშირის პროდუქტი არის ტალღის სიჩქარე.

ამასთან, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს არ სჭირდება საშუალება, რომლის მეშვეობითაც უნდა გავრცელდეს და, შესაბამისად, მას შეუძლია გადალახეთ ცარიელი სივრცის ვაკუუმი (რასაც ისინი აკეთებენ სინათლის სიჩქარით - ყველაზე სწრაფი სიჩქარე იქ სამყარო).

ელექტრომაგნიტური ტალღები მრავალი ჯიშისაა, მათ შორის რადიოტალღები, მიკროტალღური ღუმელები, ინფრაწითელი გამოსხივება, ხილული სინათლე, ულტრაიისფერი გამოსხივება, რენტგენი და გამა სხივები.

გარდა ამისა, მას შემდეგ, რაც ელექტრომაგნიტური ტალღა განივია ამპლიტუდით, მოძრაობის მიმართულების პერპენდიკულარულად, იგი შეიძლება პოლარიზებული იყოს - ბევრი შესაძლო სიბრტყეა მოძრაობის მიმართულების პერპენდიკულარულად, მაგრამ პოლარიზებულ ტალღას განივი ამპლიტუდა ექნება მხოლოდ ერთში მათ გრძივი ტალღები, როგორიცაა ბგერითი ტალღები, მხოლოდ მოძრაობის მიმართულებით აქვთ გადაადგილება და, შესაბამისად, მათი პოლარიზაცია შეუძლებელია.

არაპოლარიზებული სინათლის ტალღებს აქვთ მრავალი ზეზემი ორიენტაცია. სინათლის ტალღებს აქვთ როგორც ელექტრული, ასევე მაგნიტური ველები, ყოველთვის ერთმანეთის სწორ კუთხეზე - პირობითად, პოლარიზაცია განისაზღვრება ელექტრული ველის მიმართულებით. თავში რომ ვიხედოთ, შეიძლება დავინახოთ ელექტრული ვექტორის ვექტორები, რომლებიც მიმართულია ყველა სხვადასხვა მიმართულებით.

როდესაც სინათლე გადის პოლარიზატორში ან პოლარიზებულ ფილტრში, ფილტრი საშუალებას აძლევს გაიაროს სინათლის მხოლოდ ელექტრული ველის ხაზებით ფილტრის პარალელურად ორიენტირებული ხაზები. შედეგად, შუქი ხდება პოლარიზებული - ეს ყველაფერი იმავე მიმართულებით არის ორიენტირებული. ეს არის ხაზოვანი პოლარიზაცია.

ნათურები ან მზისგან არ არის პოლარიზებული. პოლარიზებული სინათლის ყველაზე გავრცელებული წყაროებია ლაზერები. თუ ორი პოლარიზების ფილტრი ერთმანეთთან მართი კუთხით არის მოთავსებული, ინციდენტის სინათლის წყაროს წინ, მთელი შუქი დაიბლოკება. თუ კუთხე უფრო მცირეა (მაგალითად, 45 გრადუსი), სინათლის მხოლოდ ნაწილი დაბლოკილია.

მსუბუქი პოლარიზატორები სამი სახისაა: ამრეკლავი, დიქროიული და ბირეფრენგენციული. ამრეკლავი პოლარიზატორები მხოლოდ სინათლის გარკვეულ პოლარიზაციას უშვებენ, დანარჩენის არეალის დროს; დიქროიული პოლარიზატორები პირიქით აკეთებენ, მხოლოდ ბლოკირებენ სინათლის გარკვეულ პოლარიზაციას, ხოლო ყველა დანარჩენს საშუალებას აძლევს გაიარონ. ბირეფრენცენტის დროს, სინათლის სხვადასხვა პოლარიზაცია გარდაიქმნება სხვადასხვა კუთხით, რაც საშუალებას იძლევა სინათლის სხვადასხვა პოლარიზაცია შეირჩეს იმისდა მიხედვით, თუ რა პოლარიზაციაა სასურველი.

სინათლის პოლარიზაცია არის ფილმების 3D პროექტირება. 3D სათვალეს, რომელიც ფილმის მსურველებს გადაეცათ, თითოეულ ობიექტივში საპირისპირო პოლარიზების ფილტრები აქვთ; მაგალითად, ჰორიზონტალური ფილტრი მარცხნივ და ვერტიკალური ფილტრი. შემდეგ ფილმი იმავე ეკრანზე დაპროექტებულია ორი განსხვავებული პროექტორისგან, ერთი ვერტიკალურად პოლარიზებული და ერთი ჰორიზონტალურად პოლარიზებული სინათლის პროექტორით. შემდეგ მარცხენა თვალი ხედავს ოდნავ განსხვავებულ სურათს, ვიდრე მარჯვენა თვალი და ტვინი აერთიანებს სურათებს სიღრმისეული აღქმის შესაქმნელად.

როდესაც სინათლის სხივი ხდება მასალის ზედაპირზე, სინათლის ნაწილი აისახება, ხოლო ნაწილი გარდატეხილია (ის გადადის მასალის საშუალებით). არეკლილი სინათლისა და გატეხილი სინათლის ზუსტი მარჯვენა კუთხისთვის საჭირო ინციდენტის სინათლის კუთხეს ეწოდება ბრუსტერის კუთხე.

როდესაც ინციდენტის კუთხე ტოლია ბრუსტერის კუთხისა (დამოკიდებულია ორივეზე შემცველი საშუალებების კომპოზიციებზე) ზედაპირის მხარე), და ინციდენტის შუქი არაპოლარიზებულია, ეს გამოიწვევს ასახული ხაზოვანი პოლარიზაციას მსუბუქი. თუ ინციდენტის შუქს აქვს კონკრეტული პოლარიზაცია, განსაკუთრებით მასალის მიმართ, იგი მხოლოდ გადაიქცევა, საერთოდ არ აირეკლება.

რატომ ხდება ეს? როდესაც ინციდენტის სინათლე დროებით შეიწოვება მასალის ზედაპირზე არსებული ატომების მიერ, მასალის ატომების ელექტრონები რყევდება. იმის გამო, რომ სინათლის ტალღები განივია, პოლარიზაცია უნდა იყოს ტალღის მოძრაობის მიმართულების პერპენდიკულარული. ასე რომ, თუ ინციდენტის ტალღის პოლარიზაცია იმ მიმართულებით ხდება, რომ ასახული ტალღა უნდა იყოს, არეკლილი ტალღა ვერ იარსებებს.

თუ ინციდენტის შუქი არაპოლარიზებულია, არეკლილი შუქი ჰორიზონტალურად პოლარიზდება, ამრეკლი ზედაპირის პარალელურად. ამას s- პოლარიზებულ სინათლეს უწოდებენ. სინათლეს პოლარიზაციით სიბრტყის სიბრტყეში, ან სიბრტყე, რომელიც წარმოიქმნება ინციდენტის შუქის მოძრაობის მიმართულებით და ზედაპირზე პერპენდიკულარული ვექტორია, ეწოდება p- პოლარიზებულს.

პოლარიზებული სათვალე იყენებს ბრუსტერის კუთხის კონცეფციას, რათა შეამციროს მზის სხივი ჰორიზონტალურ ზედაპირებზე. როდესაც მზე ცაზე დაბალია, ბევრი პოლარიზებული შუქი ირეკლავს ზედაპირებზე, როგორიცაა წყალი და გზები. პოლარიზებული სათვალე ბლოკავს სინათლეს, რომელსაც აქვს პოლარიზაცია და ამცირებს მბზინვარებას.

ჰაერის მოლეკულების ინციდენტის სინათლის გაფანტვა იწვევს სინათლის პოლარიზაციას სიხშირის პერპენდიკულარულად. ჰაერის მოლეკულები ატარებენ საკუთარ პატარა რხევას ერთი მიმართულებით, რომელიც ცნობილია როგორც დიპოლური მომენტი, და ისინი ასხივებენ ენერგიას პერპენდიკულარულად ამ რხევის ხაზთან. ასე რომ, თუ მოლეკულის დიპოლური მომენტი ცვალებადობს წინ და უკან yაქსი, მომხდარი არაპოლარიზებული სინათლე გაფანტავს მას xმიმართულება, პოლარიზებული y-მიმართულება (დიპოლის პარალელურად).

თუ ინციდენტის სინათლის ტალღის სიგრძე შედარებულია მოლეკულების ზომასთან, ამას რეილის გაფანტვა ეწოდება. რეილის გაფანტვა პასუხისმგებელია ცის ფერისთვის, იქნება ეს ლამაზი დღის ღრმა ლურჯი თუ მზის ჩასვლის ღრმა წითელი; ფერები იცვლება ატმოსფეროზე მზის სინათლის სიხშირის კუთხით.

პოლარიზაცია ასევე შეიძლება მოხდეს რეფრაქციით, ან სინათლის მოხრით, როდესაც ის ერთი საშუალოდან მეორეში გადადის. ყველაზე ხშირად, პოლარიზაცია ხდება ზედაპირის პერპენდიკულარულად.

როდესაც მასალის რეფრაქციის ინდექსი დამოკიდებულია ინციდენტის მიმართულებაზე და სინათლის პოლარიზაციაზე, მას ბირეფრენციენტი ეწოდება. ორფრთიან მასალებში, ინციდენტის სინათლის სხივი პოლარიზაციით იყოფა მასალის შიგნით ორ სხივად, რომლებიც ოდნავ განსხვავებულ გზებს გადიან.

ზოგი მეცნიერი ეჭვობს, რომ ბრინჯის გამრეცხი ტიპის ტიპს, რომელსაც "კალციტს" უწოდებენ, შესაძლოა ვიკინგები იყენებდნენ სანავიგაციო დახმარება, რადგან მისი რეფრაქციული პოლარიზების თვისებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მზის მოსაძებნად მოღრუბლულ დღეს, ან თუნდაც ქვემოთ ჰორიზონტი.

წრიული პოლარიზაცია არის პოლარიზაციის მდგომარეობა, რომლის დროსაც ელექტრული ველის მიმართულება წრიულად ბრუნავს დროში სტაბილური სიჩქარით გამრავლების მიმართულების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. ეს შეიძლება წარმოვიდგინოთ, როგორც ელექტრული ველის ვექტორი, რომელიც ასახავს სპირალს გამრავლების ღერძის გარშემო, როგორც ტალღა ვრცელდება. (ასევე შესაძლებელია ელიფსური პოლარიზაცია, რომელშიც სპირალი ერთ განზომილებაში ოდნავ არის გაჟღენთილი.)

თუ სინათლის წყაროს მიმართულებით გახედვისას, ელექტრული ვექტორი ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, სინათლეს ეწოდება წრიულად პოლარიზებული. თუ ვექტორი, როგორც ჩანს, მოძრაობს საათის ისრის მიმართულებით, შუქს ეწოდება მარცხენა წრიულად პოლარიზებული.

წრიული პოლარიზაცია იქმნება ორი წრფივი პოლარიზებული სინათლის ტალღით, პოლარიზებული ერთმანეთის პერპენდიკულარულად და თითოეული 90 ფაზის გარეთ ვრცელდება. ელიფსური პოლარიზაცია არის, როდესაც ამ სინათლის ტალღებიდან ერთს უფრო მცირე ამპლიტუდა აქვს, ვიდრე მეორეს, ქმნის ელიფსს და არა წრეს.