Ejemplos de la aplicación práctica del fenómeno de la polarización de la luz. Polarización de la luz: conceptos básicos.

La dirección de la propagación de las olas;

La radiación no coherente puede no ser polarizada, ni polarizó total o parcialmente ninguno de estos métodos. En este caso, estadísticamente se entiende el concepto de polarización.

En la consideración teórica de la polarización de la onda se basa en la propagación horizontal. Luego, puedes hablar de polarizaciones lineales verticales y horizontales de la onda.

Teoría de los fenómenos

La onda electromagnética se puede descomponer (tanto teóricamente como prácticamente) en dos componentes polarizados, por ejemplo, polarizados verticalmente y horizontalmente. Otras descomposiciones son posibles, por ejemplo, en un par diferente de direcciones mutuamente perpendiculares, o por dos componentes que tienen polarización a la izquierda y diestros. Al intentar descomponer una onda polarizada linealmente para polarizaciones circularizaciones (o viceversa), hay dos componentes de la media intensidad.

Tanto con cuántico como desde un punto de vista clásico, la polarización puede ser descrita por un vector complejo bidimensional ( vector jones). La polarización de los fotones es una de las implementaciones de la Q-BIT.

La polarización lineal suele ser antenas emitidas.

Al cambiar la polarización de la luz, cuando se refleja desde la superficie, es posible juzgar la estructura de la superficie, la constante óptica, el espesor de la muestra.

Si se polariza múltiples LUZ, luego usando un filtro de polarización con otra polarización, puede limitar el paso de la luz. La intensidad de la luz pasada por los polarizadores está sujeta a la ley de Malyus. En este principio, funcionan las pantallas de cristal líquido.

Algunos seres vivos, como las abejas, son capaces de distinguir la polarización lineal de la luz, lo que les da posibilidades adicionales para la orientación en el espacio. Se han encontrado algunos animales, por ejemplo, un pavo real de langostinos puede distinguir entre la luz circular y polarizada, que es luz con polarización circular.

Apertura de la historia

El descubrimiento de ondas ligeras polarizadas precedió al trabajo de muchos científicos. En 1669, el científico danés E. Bartoline informó sobre sus experimentos con cristales de CaCO3 (CACO3), que con mayor frecuencia con la forma del rombohedro derecho, que llevó a los marinos regresando de Islandia. Se sorprendió de que el haz de la luz al pasar por el cristal se dividiera en dos haces (llamado ahora ordinario y extraordinario). Bartoline realizó estudios exhaustivos del fenómeno del doble hazado detectado por él, pero no pudo dar una explicación. Veinte años después de los experimentos de E. Bartolin, su descubrimiento atrajo la atención del científico de los Países Bajos H. Guigens. Él mismo comenzó a investigar las propiedades de los cristales de la PEPAT islandesa y dio una explicación del fenómeno de la doble terraza basada en su teoría de la luz de la onda. Al mismo tiempo, introdujo un concepto importante del eje óptico del cristal, durante la rotación alrededor de la cual no existe anisotropía de las propiedades del cristal, es decir, su dependencia de la dirección (por supuesto, no todos los cristales tienen tales ejes ). En sus experimentos, Guygens se dirigió a Bartolin, perdiendo ambos rayos, que salieron del cristal de la barraca islandesa, a través del segundo cristal. Resultó que si los ejes ópticos de ambos cristales son paralelos, entonces la descomposición adicional de estos rayos ya no está sucediendo. Si el segundo romboater se gira 180 grados alrededor de la dirección de la propagación del haz ordinario, al pasar a través del segundo cristal, un haz inusual sufre un cambio en la dirección opuesta al cambio en el primer cristal, y de un sistema de este tipo Ray será liberado en un paquete. También resultó que dependiendo de la magnitud del ángulo entre los ejes ópticos de los cristales, la intensidad de los cambios de rayos ordinarios y extraordinarios. Estos estudios fueron pasado por alto por los guías a la apertura del fenómeno de la polarización de la luz, pero no pudo hacer el paso decisivo, ya que se suponía que las ondas ligeras en su teoría eran longitudinales. Para explicar los experimentos de H. Guigens I. Newton, quien se adhirió a la teoría de la luz corpuscular, presentó la idea de la ausencia de simetría axial del haz de luz e lo convirtió en un paso importante hacia una comprensión de la polarización de luz. En 1808, el físico francés E. Malyus, mirando a través de una pieza de la placa islandesa en la ventana del palacio de Luxemburgo en París en los rayos del sol poniente, notó su sorpresa de que en una posición determinada del cristal solo una imagen. fue visible Sobre la base de este y otros experimentos, y confiando en la teoría corpuscular de la luz de Newton, sugirió que los corpúsculos en la luz del sol estuvieran orientados aleatoriamente, pero después de la reflexión de cualquier superficie o que pasa a través de un cristal anisotrópico, adquieren una cierta orientación. Tal luz "ordenada" que llamó polarizada.

Parámetros de Stokes

Imagen de polarización por el lenguaje de los parámetros de Stokes en la esfera de Poincare.

En el caso general, una ola monocromática plana tiene la polarización elíptica derecha o izquierda. La característica total de la elipse está dada por tres parámetros, por ejemplo, por la mitad de los lados del rectángulo, en el que la elipse de polarización UNA. 1 , UNA. Diferencias de 2 y fases φ o elipse semi-ejes uNA. , b. y un ángulo ψ entre el eje x. y un gran eje de la elipse. Es conveniente describir una ola polarizada elípticamente basada en los parámetros de Stokes:

, ,

Los independientes son solo tres de ellos, porque la identidad es verdadera:

Si ingresa un ángulo auxiliar χ, definido por la expresión (el signo coincide con la polarización a la derecha, a - izquierda), puede obtener las siguientes expresiones para los parámetros de Stokes:

Sobre la base de estas fórmulas, es posible caracterizar la polarización de la onda de luz por una manera geométrica visual. En este caso, los parámetros de Stokes, se interpretan como las coordenadas cartesianas del punto que se encuentra en la superficie de la esfera del radio. Las esquinas y el sentido de las coordenadas angulares esféricas de este punto. Dicha representación geométrica sugirió a Poincare, por lo que esta esfera se llama la esfera de Poincare.

Junto con, también se utilizan los parámetros de Stokes normalizados ,,. Para luz polarizada. .

ver también

Literatura

• Akhmanov S.A., Nikitin S.YU. - Óptica física, 2 edición, M. - 2004.
• Born M., Wolf E. - Fundamentos de la óptica, 2 edición, corregida, por. De inglés, m. - 1973.

Notas

Fundación Wikimedia. 2010.

• Polarización de la onda
• Polarización de fotones

Mira lo que es "polarización de la luz" en otros diccionarios:

Polarización de la luz - Phys. Característica óptica. Radiación que describe la anisotropía transversal de las ondas ligeras, es decir, la no equivalencia de la división. Instrucciones en el plano perpendicular al haz de luz. Se obtuvieron las primeras indicaciones de la anisotropía transversal del haz de luz ... Enciclopedia física

Polarización de la luz Enciclopedia Moderna

Polarización de la luz - Polarización de la luz, orden en la orientación del vector de tensión de los campos eléctricos E y magnéticos H de la onda de luz en el plano perpendicular a la propagación de la luz. La polarización lineal de la luz se distingue cuando E ahorra constante ... ... Diccionario Enciclopédico Ilustrado

polarización de la luz - Polarización La propiedad de la luz caracterizada por el ordenamiento espacial temporal de la orientación de los vectores magnéticos y eléctricos. Notas 1. Dependiendo de los tipos de orden, distingue: polarización lineal, elíptica ... ...

Polarización de la luz - (Lat. Del polus). La propiedad de las vigas de la luz, que, que se refleja o se refracta, pierde la capacidad de reflejar o refractarse nuevamente, en direcciones bien conocidas. Un diccionario de palabras extranjeras incluidas en la lengua rusa. Chudinov A.n., ... ... Diccionario de palabras extranjeras de la lengua rusa.

Polarización de la luz - Orificio en la orientación de los vectores de E eléctricos E y campos magnéticos H y HER magnéticos de la onda de luz en el plano perpendicular al haz de luz. La polarización lineal de la luz se distingue cuando E conserva una dirección constante (avión ... ... Gran enciclopédico diccionario

polarización [luz] - Origir de la orientación del vector del campo electromagnético de la onda de luz en el plano perpendicular a la dirección de la propagación del haz de luz; El principio de P. se usa en el diseño del microscopio de polarización [Arefyev v.A., L. L. L. ... ... ... ... Directorio Técnico Traductor

polarización de la luz - Orificio en la orientación de los vectores de E y las luces magnéticas o magnéticas eléctricas de la onda de luz en el plano perpendicular al haz de luz. Hay polarización lineal de la luz, cuando e conserva una dirección constante (avión ... ... Diccionario Enciclopédico

polarización [luz] - Polarización de polarización [luz]. El ordenamiento de la orientación del campo electromagnético de la onda de luz en el plano perpendicular a la dirección de la propagación del haz de luz; El principio de P. se utiliza en el diseño del microscopio de polarización ... Biología molecular y genética. Diccionario.

polarización de la luz - Šviesos poliarizacija sietsas t sritis fizika atitikmenys: angl. Polarización de vago ligero. Lichpolarización, f rus. Polarización de la luz, F Pranc. Polarismo de la Lumière, F Fizikos Terminų Žodynas

V. mojurver

El fenómeno de la polarización de la luz, estudiada tanto en la escuela como en los cursos de física de la escuela, permanece en la memoria de muchos de nosotros como una aplicación curiosa y saliente en la técnica, pero no se encuentra en el fenómeno óptico de la vida cotidiana. El físico holandés Kennen en su artículo publicado en la revista "Natour's en Templario" muestra que este no es el caso, la luz polarizada, literalmente, nos rodea.

El ojo humano es muy sensible a la coloración (es decir, la longitud de onda) y el brillo del mundo, pero la tercera característica de la luz, la polarización, virtualmente no está disponible. Sufrimos de "ceguera de polarización". En este sentido, algunos representantes del mundo animal son mucho más perfectos. Por ejemplo, las abejas distinguen la polarización de la luz es casi tan buena como el color o el brillo. Y, ya que la luz polarizada se encuentra a menudo en la naturaleza, se les da para ver algo que el ojo humano no está disponible por completo. Una persona puede explicar qué es la polarización, con la ayuda de filtros de luz especiales, puede ver cómo cambia la luz, si el "restar" de ella es polarización, pero no podemos imaginar la imagen del mundo "los ojos de la abeja. ", probablemente no podemos (especialmente porque la visión de los insectos es diferente de las relaciones humanas y muchas otras relaciones).

Higo. uno. El esquema de la estructura de los receptores visuales humanos (izquierda) y la artística (derecha). Las moléculas de rodopsina humanas están aleatoriamente con los pliegues de la membrana intracelular, en artrópodos, en las células crecientes, filas ordenadas.

La polarización es las oscilaciones de onda de luz orientada en el espacio. Estas oscilaciones son perpendiculares a la dirección de movimiento del haz de la luz. Partícula de luz elemental (cuántico de luz) es una onda que puede compararse para la visibilidad con una onda, que se ejecutará por la cuerda si, asegurando un extremo, otro sacude la mano. La dirección de las oscilaciones de la cuerda puede ser diferente, dependiendo de la dirección para agitar la cuerda. De manera similar, la dirección de las oscilaciones de la ola de un cuántico puede ser diferente. El haz de la luz consiste en una variedad de cuantas. Si sus oscilaciones son diferentes, tal luz no está polarizada, pero si todos los cuantos tienen una orientación absolutamente idéntica, la luz se llama completamente polarizada. El grado de polarización puede ser diferente dependiendo de lo cual la proporción de cuantos en ella tiene la misma orientación de oscilación.

Hay filtros de luz que transmiten solo esa parte de la luz cuyas olas están orientadas de cierta manera. Si observa la luz polarizada a través de este filtro y al mismo tiempo, gire el filtro, el brillo de la luz transmitida cambiará. Será máximo con la coincidencia de la dirección de pasar el filtro con la polarización de la luz y la mínima con las discrepancias completas, (90 °) de estas direcciones. Usando el filtro, la polarización se puede detectar sobre aproximadamente el 10%, y el instrumento especial detecta la polarización de aproximadamente 0,1%.

Filtros de polarización, o polaroids, vendidos en tiendas de fotopadajes. Si miras el cielo azul puro a través de un filtro de este tipo (cuando el efecto está nublado, el efecto es mucho más débil) aproximadamente 90 grados de la dirección al sol, es decir, el sol estaba en el lado, y al mismo tiempo. Gire el filtro, está claro que con alguna posición del filtro en el cielo aparece una banda oscura. Esto indica la polarización de la luz que emana de esta sección del cielo. El filtro Polaroid abre el fenómeno que las abejas ven el "ojo simple". Pero no pienses que las abejas ven la misma tira oscura en el cielo. Nuestra posición se puede comparar con la posición de un rango completo, una persona que no puede ver los colores. Uno que distingue solo los tonos negros, blancos y diversos de grises, podría, mirando al mundo alrededor del mundo alternativamente a través de los filtros de luz de varios colores, notifique que la imagen del mundo cambia un poco. Por ejemplo, una amapola roja miraría a través de un filtro rojo en el fondo de la hierba verde, las nubes blancas en el cielo azul se habrían más fuerte a través del filtro amarillo. Pero los filtros no ayudarían al Ranconium a comprender cómo se ve el mundo de una persona con la visión de color. Al igual que los filtros de color daltonic, el filtro de polarización solo puede sugerir que la luz tiene algún tipo de propiedad que no es percibida por el ojo.

La polaridad de la luz que viene del cielo azul, algunos se pueden ver con un simple ojo. Según el famoso Académico de Física Soviética S.I. Vavilov, esta capacidad de tener 25 ... 30% de las personas, aunque muchas de ellas no son sospechas de esto. Al observar la superficie emitida de la superficie (por ejemplo, el mismo cielo azul), estas personas pueden notar en medio del campo de la vista una tira débil amarilla con extremos redondeados.

Higo. 2.

Manchas azules en su centro, a lo largo de los bordes, todavía son más débiles. Si se gira el plano de polarización, la tira amarilla gira. Siempre es perpendicular a la dirección de las oscilaciones de luz. Esta es la llamada figura de Gaydinger, está abierta al gaydinger físico alemán en 1845. La capacidad de ver esta cifra se puede desarrollar si al menos una vez será posible notarlo. Curiosamente, en 1855, no está familiarizado con el artículo gaydinger impreso en nueve años antes de una revista física alemana, León Tolstoy escribió ("Juventud", Capítulo XXXII): "... Sin saberlo, abandoné el libro y mirando la puerta del balcón disuelto , en ramas colgantes rizadas de los altos abedules, en los que ya viene la sombra de la noche, y en el cielo limpio, en el que se ve con atención, de repente, parece ser un punto amarillento polvoriento y desaparece de nuevo ... "Tal fue la observación de la Gran escritor.

Higo. 3.

En una luz no polarizada ( 1 ) Las oscilaciones del componente eléctrico y magnético van en una variedad de aviones que se pueden reducir a dos resaltados en esta figura. Pero no hay oscilaciones a lo largo del camino del rayo de extinción (a diferencia del sonido no es oscilaciones longitudinales). En luz polarizada ( 2 ) Se destaca un plano de oscilaciones. En la luz, polarizada en un círculo (circular), este plano se torce en el espacio de giro ( 3 ). El esquema simplificado explica por qué reflejó la luz polariza ( 4 ). Como ya se mencionó, todas las fluctuaciones existentes en la viga se pueden reducir a dos, se muestran por flechas. Una de las flechas nos mira y nos visible condicionalmente a nosotros como punto. Después de la reflexión de la luz, una de las áreas existentes en ella coincide con la nueva dirección de la propagación del haz, y las oscilaciones electromagnéticas no se pueden dirigir a lo largo del camino de su distribución.

La figura de Gaidinger se puede ver mucho más clara si observa un filtro de luz verde o azul.

La polarización de la luz que emanaba del cielo puro es solo un ejemplo de fenómenos de polarización en la naturaleza. Otro caso común es la polaridad de la luz reflejada, los aspectos resaltados, por ejemplo, que se encuentran en la superficie del agua o las ventanas de vidrio. En realidad, los filtros polaroid fotográficos están diseñados para garantizar que el fotógrafo pueda eliminar estos brillo interferentes si es necesario (por ejemplo, al disparar la parte inferior de un depósito superficial o fotografiar pinturas y exhibiciones de museos protegidos por vidrio). La acción de Polaroids en estos casos se basa en el hecho de que la luz reflejada se polariza en un grado u otro (el grado de polarización depende del ángulo de la caída de la luz y en un determinado carbón, diferente para diferentes sustancias, es la El llamado carbón bruteneral, reflejó la luz polarizada completamente). Si miras el deslumbramiento a través de un filtro Polaroid, no es difícil elegir un giro de este tipo del filtro, en el que el brillo se suprime total o en gran medida.

El uso de filtros polaroid en gafas o parabrisas de blindaje solar le permite eliminar el deslumbramiento interferente y cegador de la superficie del mar o la carretera húmeda.

¿Por qué polarizado se refleja la luz y el cielo ligero disperso? Una respuesta completa y matemáticamente estricta a esta pregunta está más allá del alcance de una pequeña investigación y publicación popular (los lectores pueden encontrarlo en la literatura, cuya lista se da al final del artículo). La polarización en estos casos está relacionada con el hecho de que las oscilaciones incluso en un haz no polarizado ya están en un determinado sentido "polarizado": la luz es diferente al sonido no longitudinal, sino las oscilaciones transversales. No hay oscilaciones en la viga a lo largo del camino de su distribución (ver el esquema). Las oscilaciones y los componentes magnéticos y eléctricos de las ondas electromagnéticas en un haz no polarizado se dirigen en todas las direcciones desde su eje, pero no para este eje. Todas las direcciones de estas oscilaciones se pueden reducir a dos, mutuamente perpendiculares. Cuando el haz se refleja en el plano, cambia la dirección y una de las dos áreas de oscilación se vuelve "prohibida", ya que coincide con la nueva dirección de la propagación de la viga. La viga se polariza. En una sustancia transparente, parte del mundo se convierte en lo profundo, se refracta y la luz refractada también es, aunque en menor medida, que se refleja, polarizada.

La luz dispersa del cielo no es más que la luz del sol se ha sometido a una reflexión repetida de las moléculas de aire que se ha reducido en gotas de agua o cristales de hielo. Por lo tanto, en una cierta dirección desde el sol, está polarizado. La polarización se produce no solo con una reflexión direccional (por ejemplo, del stroit de agua), sino también con difuso. Entonces, con la ayuda de un filtro polaroid, no es difícil asegurarse de que la luz reflejada de la cobertura de la autopista esté polarizada. En este caso, una dependencia increíble es válida: la superficie más oscura, cuanto más fuerte se refleja a partir de ella. Esta adicción se llamaba el nombre de la mente de Umov, llamado Física Rusa que la abrió en 1905. La carretera de asfalto de acuerdo con la ley de la mente se polariza más fuerte que el concreto, lo húmedo más fuerte que el seco. La superficie húmeda no solo es más fuerte, sino que también es más oscura.

Tenga en cuenta que la luz se refleja a partir de la superficie de los metales (incluso de los espejos, después de todo, cada espejo está cubierto con una capa delgada de metal), no polarizada. Esto se debe a la alta conductividad de los metales, para que tengan muchos electrones libres. El reflejo de las ondas electromagnéticas de tales superficies se produce de manera diferente a las superficies de la dieléctrica, no conductora.

La polarización de la luz del cielo se abrió en 1871 (según otras fuentes, incluso en 1809), pero solo se dio una explicación teórica detallada de este fenómeno solo a mediados de nuestro siglo. Sin embargo, como historiadores que estudiaron las antiguas sagas escandinavas en la natación vikinosa, al mar valiente, hace casi mil años usaron la polarización del cielo para la navegación. Por lo general, se centran, centrándose en el sol, pero cuando los luminais estaban escondidos detrás de una nubosidad continua, lo que no es raro en las latitudes del norte, los vikingos miraron al cielo a través de una "piedra soleada" especial, que permitió ver la franja oscura en El cielo a 90 ° desde la dirección al sol, si las nubes no son demasiado densas. En esta tira, puedes juzgar dónde está el Sol. "Sunny Stone" es aparentemente uno de los minerales transparentes que poseen propiedades de polarización (lo más probable es más probable en el norte de la espada islandesa), y la aparición de una banda más oscura en el cielo se explica por el hecho de que, aunque detrás de las nubes de la Sol y no es visible, el cielo está penetrando a través de las nubes, permanece polarizado en cierta medida. Hace unos años, revisando este supuesto de historiadores, el piloto realizó un pequeño avión de Noruega a Groenlandia, como dispositivo de navegación utilizando solo cristal mineral de Cordierita, polarizando la luz.

Ya se ha dicho que muchos insectos en contraste con una persona ven la polarización de la luz. Las abejas y las hormigas no son peores que los vikingos, disfrute de esta capacidad de orientación en los casos en que el sol está cerrado por las nubes. ¿Qué le da al ojo de los insectos tal habilidad? El hecho es que en el ojo de los mamíferos (e incluyendo a una persona) las moléculas del pigmento fotosensible de la rodoplasina se encuentran aleatoriamente ubicadas, y en el ojo del insecto las mismas moléculas se colocan las filas ordenadas, están orientadas en una dirección, lo que permite Para reaccionar más a la luz cuyas fluctuaciones corresponden al plano de la colocación de moléculas. La figura de la gaindadora se puede ver porque la parte de nuestra retina está cubierta de delgada, caminando paralelo con fibras que parcializan parcialmente la luz.

Se observan efectos curiosos de polarización con fenómenos ópticos celestes raros, como el arco iris y el halo. El hecho de que la luz del arco iris está fuertemente polarizada, descubierta en 1811. Rotando un filtro polaroid, puede hacer que un arco iris sea casi invisible. Halo polarizado y ligero: círculos o arcos luminosos, a veces aparecen alrededor del sol y la luna. En la formación y el arco iris y el halo, junto con la refracción, la reflexión de la luz está involucrada, y ambos procesos, como ya sabemos, conduzca a la polarización. Polarizadas y algunas especies de brillo polar.

Finalmente, se debe tener en cuenta que la luz de algunos objetos astronómicos también está polarizada. El ejemplo más famoso es la nebulosa del cangrejo en la constelación del Tauro. La luz emitida por ella es la llamada radiación de sincrotrón que se produce cuando los electrones que vuelan rápidamente son inhibidos por un campo magnético. La radiación de sincrotrón siempre está polarizada.

Volviendo a la Tierra, observamos que algunos tipos de escarabajos con un brillo metálico giran la luz reflejada de su espalda a polarizada en un círculo. La llamada luz polarizada, cuyo plano de polarización está girando en el espacio espacioso, hacia la izquierda o hacia la derecha. El respaldo de reflexión de metal de dicho escarabajo cuando se considera a través de un filtro especial que detecta polarización circular, resulta ser zurdo. Todos estos escarabajos pertenecen a la familia Scarab, en la que todavía se desconoce el significado biológico del fenómeno descrito.

Literatura:

1. Bragg U. World of Light. El mundo del sonido. M.: Ciencia, 1967.
2. Vavilov S.I. Ojo y sol. M.: Ciencia, 1981.
3. VenGer R. Navegación sobre luz polarizada en insectos. diario "Sayidentifik amerikhen", julio de 1976
4. Jewandrov I.D. Anisotropía y óptica. M.: Ciencia, 1974.
5. Kennen G.P. Luz invisible. Polarización en la naturaleza. diario "Los templos de Natour son". №5. 1983.
6. Minnart M. Luz y color en la naturaleza. M.: Fizmatgiz, 1958.
7. Frish K. De la vida de las abejas. M.: Mir, 1980.

Ciencia y vida. 1984. №4.

V. mojurver

El fenómeno de la polarización de la luz, estudiada tanto en la escuela como en los cursos de física de la escuela, permanece en la memoria de muchos de nosotros como una aplicación curiosa y saliente en la técnica, pero no se encuentra en el fenómeno óptico de la vida cotidiana. El físico holandés Kennen en su artículo publicado en la revista "Natour's en Templario" muestra que este no es el caso, la luz polarizada, literalmente, nos rodea.

El ojo humano es muy sensible a la coloración (es decir, la longitud de onda) y el brillo del mundo, pero la tercera característica de la luz, la polarización, virtualmente no está disponible. Sufrimos de "ceguera de polarización".

En este sentido, algunos representantes del mundo animal son mucho más perfectos. Por ejemplo, las abejas distinguen la polarización de la luz es casi tan buena como el color o el brillo. Y, ya que la luz polarizada se encuentra a menudo en la naturaleza, se les da para ver algo que el ojo humano no está disponible por completo.

Una persona puede explicar qué es la polarización, con la ayuda de filtros de luz especiales, puede ver cómo cambia la luz, si el "restar" de ella es polarización, pero no podemos imaginar la imagen del mundo "los ojos de la abeja. ", probablemente no podemos (especialmente porque la visión de los insectos es diferente de las relaciones humanas y muchas otras relaciones).

Higo. uno.El esquema de la estructura de los receptores visuales humanos (izquierda) y la artística (derecha). Las moléculas de rodopsina humanas están aleatoriamente con los pliegues de la membrana intracelular, en artrópodos, en las células crecientes, filas ordenadas.

La polarización es las oscilaciones de onda de luz orientada en el espacio. Estas oscilaciones son perpendiculares a la dirección de movimiento del haz de la luz. Partícula de luz elemental (cuántico de luz) es una onda que puede compararse para la visibilidad con una onda, que se ejecutará por la cuerda si, asegurando un extremo, otro sacude la mano. La dirección de las oscilaciones de la cuerda puede ser diferente, dependiendo de la dirección para agitar la cuerda. De manera similar, la dirección de las oscilaciones de la ola de un cuántico puede ser diferente. El haz de la luz consiste en una variedad de cuantas. Si sus oscilaciones son diferentes, tal luz no está polarizada, pero si todos los cuantos tienen una orientación absolutamente idéntica, la luz se llama completamente polarizada. El grado de polarización puede ser diferente dependiendo de lo cual la proporción de cuantos en ella tiene la misma orientación de oscilación.

Hay filtros de luz que transmiten solo esa parte de la luz cuyas olas están orientadas de cierta manera. Si observa la luz polarizada a través de este filtro y al mismo tiempo, gire el filtro, el brillo de la luz transmitida cambiará. Será máximo con la coincidencia de la dirección de pasar el filtro con la polarización de la luz y la mínima con las discrepancias completas, (90 °) de estas direcciones. Usando el filtro, la polarización se puede detectar sobre aproximadamente el 10%, y el instrumento especial detecta la polarización de aproximadamente 0,1%.

Filtros de polarización, o polaroids, vendidos en tiendas de fotopadajes. Si miras el cielo azul puro a través de un filtro de este tipo (cuando el efecto está nublado, el efecto es mucho más débil) aproximadamente 90 grados de la dirección al sol, es decir, el sol estaba en el lado, y al mismo tiempo. Gire el filtro, está claro que con alguna posición del filtro en el cielo aparece una banda oscura. Esto indica la polarización de la luz que emana de esta sección del cielo.

El filtro Polaroid abre el fenómeno que las abejas ven el "ojo simple". Pero no pienses que las abejas ven la misma tira oscura en el cielo. Nuestra posición se puede comparar con la posición de un rango completo, una persona que no puede ver los colores. Uno que distingue solo los tonos negros, blancos y diversos de grises, podría, mirando al mundo alrededor del mundo alternativamente a través de los filtros de luz de varios colores, notifique que la imagen del mundo cambia un poco.

Por ejemplo, una amapola roja miraría a través de un filtro rojo en el fondo de la hierba verde, las nubes blancas en el cielo azul se habrían más fuerte a través del filtro amarillo. Pero los filtros no ayudarían al Ranconium a comprender cómo se ve el mundo de una persona con la visión de color. Al igual que los filtros de color daltonic, el filtro de polarización solo puede sugerir que la luz tiene algún tipo de propiedad que no es percibida por el ojo.

La polaridad de la luz que viene del cielo azul, algunos se pueden ver con un simple ojo. Según el famoso Académico de Física Soviética S.I. Vavilov, esta capacidad de tener 25 ... 30% de las personas, aunque muchas de ellas no son sospechas de esto.

Al observar la superficie emitida de la superficie (por ejemplo, el mismo cielo azul), estas personas pueden notar en medio del campo de la vista una tira débil amarilla con extremos redondeados.

Higo. 2.

Manchas azules en su centro, a lo largo de los bordes, todavía son más débiles. Si se gira el plano de polarización, la tira amarilla gira. Siempre es perpendicular a la dirección de las oscilaciones de luz. Esta es la llamada figura de Gaydinger, está abierta al gaydinger físico alemán en 1845.

La capacidad de ver esta cifra se puede desarrollar si al menos una vez será posible notarlo. Curiosamente, en 1855, no está familiarizado con el artículo gaydinger impreso en nueve años antes de una revista física alemana, León Tolstoy escribió ("Juventud", Capítulo XXXII): "... Sin saberlo, abandoné el libro y mirando la puerta del balcón disuelto , en ramas colgantes rizadas de los altos abedules, en los que ya viene la sombra de la noche, y en el cielo limpio, en el que se ve con atención, de repente, parece ser un punto amarillento polvoriento y desaparece de nuevo ... "Tal fue la observación de la Gran escritor.

Higo. 3.

En una luz no polarizada (1), las oscilaciones del componente eléctrico y magnético van en una variedad de planos, que pueden reducirse a dos, resaltados en esta figura. Pero no hay oscilaciones a lo largo del camino del rayo de extinción (a diferencia del sonido no es oscilaciones longitudinales). En la luz polarizada (2) se resalta un plano de oscilación.

En la luz, polarizada en un círculo (circular), este plano está girando en el espacio con tornillo (3). El esquema simplificado explica por qué la luz reflejada (4) polariza. Como ya se mencionó, todas las fluctuaciones existentes en la viga se pueden reducir a dos, se muestran por flechas. Una de las flechas nos mira y nos visible condicionalmente a nosotros como punto. Después de la reflexión de la luz, una de las áreas existentes en ella coincide con la nueva dirección de la propagación del haz, y las oscilaciones electromagnéticas no se pueden dirigir a lo largo del camino de su distribución.

La figura de Gaidinger se puede ver mucho más clara si observa un filtro de luz verde o azul.

La polarización de la luz que emanaba del cielo puro es solo un ejemplo de fenómenos de polarización en la naturaleza. Otro caso común es la polaridad de la luz reflejada, los aspectos resaltados, por ejemplo, que se encuentran en la superficie del agua o las ventanas de vidrio.

En realidad, los filtros polaroid fotográficos están diseñados para garantizar que el fotógrafo pueda eliminar estos brillo interferentes si es necesario (por ejemplo, al disparar la parte inferior de un depósito superficial o fotografiar pinturas y exhibiciones de museos protegidos por vidrio). La acción de Polaroids en estos casos se basa en el hecho de que la luz reflejada se polariza en un grado u otro (el grado de polarización depende del ángulo de la caída de la luz y en un determinado carbón, diferente para diferentes sustancias, es la El llamado carbón bruteneral, reflejó la luz polarizada completamente). Si miras el deslumbramiento a través de un filtro Polaroid, no es difícil elegir un giro de este tipo del filtro, en el que el brillo se suprime total o en gran medida.

El uso de filtros polaroid en gafas o parabrisas de blindaje solar le permite eliminar el deslumbramiento interferente y cegador de la superficie del mar o la carretera húmeda.

¿Por qué polarizado se refleja la luz y el cielo ligero disperso? Una respuesta completa y matemáticamente estricta a esta pregunta está más allá del alcance de una pequeña investigación y publicación popular (los lectores pueden encontrarlo en la literatura, cuya lista se da al final del artículo). La polarización en estos casos está relacionada con el hecho de que las oscilaciones incluso en un haz no polarizado ya están en un determinado sentido "polarizado": la luz es diferente al sonido no longitudinal, sino las oscilaciones transversales. No hay oscilaciones en la viga a lo largo del camino de su distribución (ver el esquema). Las oscilaciones y los componentes magnéticos y eléctricos de las ondas electromagnéticas en un haz no polarizado se dirigen en todas las direcciones desde su eje, pero no para este eje. Todas las direcciones de estas oscilaciones se pueden reducir a dos, mutuamente perpendiculares. Cuando el haz se refleja en el plano, cambia la dirección y una de las dos áreas de oscilación se vuelve "prohibida", ya que coincide con la nueva dirección de la propagación de la viga. La viga se polariza. En una sustancia transparente, parte del mundo se convierte en lo profundo, se refracta y la luz refractada también es, aunque en menor medida, que se refleja, polarizada.

La luz dispersa del cielo no es más que la luz del sol se ha sometido a una reflexión repetida de las moléculas de aire que se ha reducido en gotas de agua o cristales de hielo. Por lo tanto, en una cierta dirección desde el sol, está polarizado. La polarización se produce no solo con una reflexión direccional (por ejemplo, del stroit de agua), sino también con difuso. Entonces, con la ayuda de un filtro polaroid, no es difícil asegurarse de que la luz reflejada de la cobertura de la autopista esté polarizada. En este caso, una dependencia increíble es válida: la superficie más oscura, cuanto más fuerte se refleja a partir de ella.

Esta adicción se llamaba el nombre de la mente de Umov, llamado Física Rusa que la abrió en 1905. La carretera de asfalto de acuerdo con la ley de la mente se polariza más fuerte que el concreto, lo húmedo más fuerte que el seco. La superficie húmeda no solo es más fuerte, sino que también es más oscura.

Tenga en cuenta que la luz se refleja a partir de la superficie de los metales (incluso de los espejos, después de todo, cada espejo está cubierto con una capa delgada de metal), no polarizada. Esto se debe a la alta conductividad de los metales, para que tengan muchos electrones libres. El reflejo de las ondas electromagnéticas de tales superficies se produce de manera diferente a las superficies de la dieléctrica, no conductora.

La polarización de la luz del cielo se abrió en 1871 (según otras fuentes, incluso en 1809), pero solo se dio una explicación teórica detallada de este fenómeno solo a mediados de nuestro siglo. Sin embargo, como historiadores que estudiaron las antiguas sagas escandinavas en la natación vikinosa, al mar valiente, hace casi mil años usaron la polarización del cielo para la navegación. Por lo general, se centran, centrándose en el sol, pero cuando los luminais estaban escondidos detrás de una nubosidad continua, lo que no es raro en las latitudes del norte, los vikingos miraron al cielo a través de una "piedra soleada" especial, que permitió ver la franja oscura en El cielo a 90 ° desde la dirección al sol, si las nubes no son demasiado densas. En esta tira, puedes juzgar dónde está el Sol. "Sunny Stone" es aparentemente uno de los minerales transparentes que poseen propiedades de polarización (lo más probable es más probable en el norte de la espada islandesa), y la aparición de una banda más oscura en el cielo se explica por el hecho de que, aunque detrás de las nubes de la Sol y no es visible, el cielo está penetrando a través de las nubes, permanece polarizado en cierta medida. Hace unos años, revisando este supuesto de historiadores, el piloto realizó un pequeño avión de Noruega a Groenlandia, como dispositivo de navegación utilizando solo cristal mineral de Cordierita, polarizando la luz.

Ya se ha dicho que muchos insectos en contraste con una persona ven la polarización de la luz. Las abejas y las hormigas no son peores que los vikingos, disfrute de esta capacidad de orientación en los casos en que el sol está cerrado por las nubes. ¿Qué le da al ojo de los insectos tal habilidad? El hecho es que en el ojo de los mamíferos (e incluyendo a una persona) las moléculas del pigmento fotosensible de la rodoplasina se encuentran aleatoriamente ubicadas, y en el ojo del insecto las mismas moléculas se colocan las filas ordenadas, están orientadas en una dirección, lo que permite Para reaccionar más a la luz cuyas fluctuaciones corresponden al plano de la colocación de moléculas. La figura de la gaindadora se puede ver porque la parte de nuestra retina está cubierta de delgada, caminando paralelo con fibras que parcializan parcialmente la luz.

Se observan efectos curiosos de polarización con fenómenos ópticos celestes raros, como el arco iris y el halo. El hecho de que la luz del arco iris está fuertemente polarizada, descubierta en 1811. Rotando un filtro polaroid, puede hacer que un arco iris sea casi invisible. Halo polarizado y ligero: círculos o arcos luminosos, a veces aparecen alrededor del sol y la luna. En la formación y el arco iris y el halo, junto con la refracción, la reflexión de la luz está involucrada, y ambos procesos, como ya sabemos, conduzca a la polarización. Polarizadas y algunas especies de brillo polar.

Finalmente, se debe tener en cuenta que la luz de algunos objetos astronómicos también está polarizada. El ejemplo más famoso es la nebulosa del cangrejo en la constelación del Tauro. La luz emitida por ella es la llamada radiación de sincrotrón que se produce cuando los electrones que vuelan rápidamente son inhibidos por un campo magnético. La radiación de sincrotrón siempre está polarizada.

Volviendo a la Tierra, observamos que algunos tipos de escarabajos con un brillo metálico giran la luz reflejada de su espalda a polarizada en un círculo. La llamada luz polarizada, cuyo plano de polarización está girando en el espacio espacioso, hacia la izquierda o hacia la derecha. El respaldo de reflexión de metal de dicho escarabajo cuando se considera a través de un filtro especial que detecta polarización circular, resulta ser zurdo. Todos estos escarabajos pertenecen a la familia Scarab, en la que todavía se desconoce el significado biológico del fenómeno descrito.

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La dirección de la propagación de las olas;

La radiación no coherente puede no ser polarizada, ni polarizó total o parcialmente ninguno de estos métodos. En este caso, estadísticamente se entiende el concepto de polarización.

En la consideración teórica de la polarización de la onda se basa en la propagación horizontal. Luego, puedes hablar de polarizaciones lineales verticales y horizontales de la onda.

Teoría de los fenómenos

La onda electromagnética se puede descomponer (tanto teóricamente como prácticamente) en dos componentes polarizados, por ejemplo, polarizados verticalmente y horizontalmente. Otras descomposiciones son posibles, por ejemplo, en un par diferente de direcciones mutuamente perpendiculares, o por dos componentes que tienen polarización a la izquierda y diestros. Al intentar descomponer una onda polarizada linealmente para polarizaciones circularizaciones (o viceversa), hay dos componentes de la media intensidad.

Tanto con cuántico como desde un punto de vista clásico, la polarización puede ser descrita por un vector complejo bidimensional ( vector jones). La polarización de los fotones es una de las implementaciones de la Q-BIT.

La polarización lineal suele ser antenas emitidas.

Al cambiar la polarización de la luz, cuando se refleja desde la superficie, es posible juzgar la estructura de la superficie, la constante óptica, el espesor de la muestra.

Si se polariza múltiples LUZ, luego usando un filtro de polarización con otra polarización, puede limitar el paso de la luz. La intensidad de la luz pasada por los polarizadores está sujeta a la ley de Malyus. En este principio, funcionan las pantallas de cristal líquido.

Algunos seres vivos, como las abejas, son capaces de distinguir la polarización lineal de la luz, lo que les da posibilidades adicionales para la orientación en el espacio. Se han encontrado algunos animales, por ejemplo, un pavo real de langostinos puede distinguir entre la luz circular y polarizada, que es luz con polarización circular.

Apertura de la historia

El descubrimiento de ondas ligeras polarizadas precedió al trabajo de muchos científicos. En 1669, el científico danés E. Bartoline informó sobre sus experimentos con cristales de CaCO3 (CACO3), que con mayor frecuencia con la forma del rombohedro derecho, que llevó a los marinos regresando de Islandia. Se sorprendió de que el haz de la luz al pasar por el cristal se dividiera en dos haces (llamado ahora ordinario y extraordinario). Bartoline realizó estudios exhaustivos del fenómeno del doble hazado detectado por él, pero no pudo dar una explicación. Veinte años después de los experimentos de E. Bartolin, su descubrimiento atrajo la atención del científico de los Países Bajos H. Guigens. Él mismo comenzó a investigar las propiedades de los cristales de la PEPAT islandesa y dio una explicación del fenómeno de la doble terraza basada en su teoría de la luz de la onda. Al mismo tiempo, introdujo un concepto importante del eje óptico del cristal, durante la rotación alrededor de la cual no existe anisotropía de las propiedades del cristal, es decir, su dependencia de la dirección (por supuesto, no todos los cristales tienen tales ejes ). En sus experimentos, Guygens se dirigió a Bartolin, perdiendo ambos rayos, que salieron del cristal de la barraca islandesa, a través del segundo cristal. Resultó que si los ejes ópticos de ambos cristales son paralelos, entonces la descomposición adicional de estos rayos ya no está sucediendo. Si el segundo romboater se gira 180 grados alrededor de la dirección de la propagación del haz ordinario, al pasar a través del segundo cristal, un haz inusual sufre un cambio en la dirección opuesta al cambio en el primer cristal, y de un sistema de este tipo Ray será liberado en un paquete. También resultó que dependiendo de la magnitud del ángulo entre los ejes ópticos de los cristales, la intensidad de los cambios de rayos ordinarios y extraordinarios. Estos estudios fueron pasado por alto por los guías a la apertura del fenómeno de la polarización de la luz, pero no pudo hacer el paso decisivo, ya que se suponía que las ondas ligeras en su teoría eran longitudinales. Para explicar los experimentos de H. Guigens I. Newton, quien se adhirió a la teoría de la luz corpuscular, presentó la idea de la ausencia de simetría axial del haz de luz e lo convirtió en un paso importante hacia una comprensión de la polarización de luz. En 1808, el físico francés E. Malyus, mirando a través de una pieza de la placa islandesa en la ventana del palacio de Luxemburgo en París en los rayos del sol poniente, notó su sorpresa de que en una posición determinada del cristal solo una imagen. fue visible Sobre la base de este y otros experimentos, y confiando en la teoría corpuscular de la luz de Newton, sugirió que los corpúsculos en la luz del sol estuvieran orientados aleatoriamente, pero después de la reflexión de cualquier superficie o que pasa a través de un cristal anisotrópico, adquieren una cierta orientación. Tal luz "ordenada" que llamó polarizada.

Parámetros de Stokes

Imagen de polarización por el lenguaje de los parámetros de Stokes en la esfera de Poincare.

En el caso general, una ola monocromática plana tiene la polarización elíptica derecha o izquierda. La característica total de la elipse está dada por tres parámetros, por ejemplo, por la mitad de los lados del rectángulo, en el que la elipse de polarización UNA. 1 , UNA. Diferencias de 2 y fases φ o elipse semi-ejes uNA. , b. y un ángulo ψ entre el eje x. y un gran eje de la elipse. Es conveniente describir una ola polarizada elípticamente basada en los parámetros de Stokes:

, ,

Los independientes son solo tres de ellos, porque la identidad es verdadera:

Si ingresa un ángulo auxiliar χ, definido por la expresión (el signo coincide con la polarización a la derecha, a - izquierda), puede obtener las siguientes expresiones para los parámetros de Stokes:

Sobre la base de estas fórmulas, es posible caracterizar la polarización de la onda de luz por una manera geométrica visual. En este caso, los parámetros de Stokes, se interpretan como las coordenadas cartesianas del punto que se encuentra en la superficie de la esfera del radio. Las esquinas y el sentido de las coordenadas angulares esféricas de este punto. Dicha representación geométrica sugirió a Poincare, por lo que esta esfera se llama la esfera de Poincare.

Junto con, también se utilizan los parámetros de Stokes normalizados ,,. Para luz polarizada. .

ver también

Literatura

• Akhmanov S.A., Nikitin S.YU. - Óptica física, 2 edición, M. - 2004.
• Born M., Wolf E. - Fundamentos de la óptica, 2 edición, corregida, por. De inglés, m. - 1973.

Notas

Fundación Wikimedia. 2010.

Mira lo que es "polarización de la luz" en otros diccionarios:

Phys. Característica óptica. Radiación que describe la anisotropía transversal de las ondas ligeras, es decir, la no equivalencia de la división. Instrucciones en el plano perpendicular al haz de luz. Se obtuvieron las primeras indicaciones de la anisotropía transversal del haz de luz ... Enciclopedia física

Enciclopedia Moderna

Polarización de la luz - Polarización de la luz, orden en la orientación del vector de tensión de los campos eléctricos E y magnéticos H de la onda de luz en el plano perpendicular a la propagación de la luz. La polarización lineal de la luz se distingue cuando E ahorra constante ... ... Diccionario Enciclopédico Ilustrado

polarización de la luz - Polarización La propiedad de la luz caracterizada por el ordenamiento espacial temporal de la orientación de los vectores magnéticos y eléctricos. Notas 1. Dependiendo de los tipos de orden, distingue: polarización lineal, elíptica ... ...

- (Lat. Del polus). La propiedad de las vigas de la luz, que, que se refleja o se refracta, pierde la capacidad de reflejar o refractarse nuevamente, en direcciones bien conocidas. Un diccionario de palabras extranjeras incluidas en la lengua rusa. Chudinov A.n., ... ... Diccionario de palabras extranjeras de la lengua rusa.

Organización en la orientación de los vectores de E y bultos magnéticos H y magnéticos de la onda de luz en el plano perpendicular al haz de luz. La polarización lineal de la luz se distingue cuando E conserva una dirección constante (avión ... ... Gran enciclopédico diccionario

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Organización en la orientación de los vectores de los campos eléctricos E y magnéticos de alta olas en un plano perpendicular al haz de luz. Hay polarización lineal de la luz, cuando e conserva una dirección constante (avión ... ... Diccionario Enciclopédico

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