Приклади практичного застосування явища поляризації світла. Поляризація світла: основні поняття

Напрямку поширення хвилі;

  • кругову поляризацію - праву або ліву, в залежності від напрямку обертання вектора індукції;
  • еліптичну поляризацію - випадок, проміжний між кругової і лінійними поляризациями.
  • Некогерентного випромінювання може не бути поляризованим, або бути повністю або частково поляризованим будь-яким із зазначених способів. У цьому випадку поняття поляризації розуміється статистично.

    При теоретичному розгляді поляризації хвиля покладається розповсюджується горизонтально. Тоді можна говорити про вертикальної і горизонтальної лінійних поляризаціях хвилі.

    лінійна кругова еліптична


    теорія явища

    Електромагнітна хвиля може бути розкладена (як теоретично, так і практично) на дві поляризовані складові, наприклад поляризовані вертикально і горизонтально. Можливі інші розкладання, наприклад по інший парі взаємно перпендикулярних напрямків, або ж на дві складові, які мають ліву та праву кругову поляризацію. При спробі розкласти лінійно поляризовану хвилю по кругових поляризаціям (або навпаки) виникнуть дві складові половинної інтенсивності.

    Як з квантової, так і з класичної точки зору, поляризація може бути описана двовимірним комплексним вектором ( вектором Джонса). Поляризація фотона є однією з реалізацій q-біта.

    Лінійну поляризацію має зазвичай випромінювання антен.

    За зміною поляризації світла при відбитті від поверхні можна судити про структуру поверхні, оптичних постійних, товщині зразка.

    Якщо розсіяне світло поляризувати, то, використовуючи поляризаційний фільтр з іншої поляризацією, можна обмежувати проходження світла. Інтенсивність світла пройшов через поляризатори підкоряється закону Малюса. На цьому принципі працюють рідкокристалічні екрани.

    Деякі живі істоти, наприклад бджоли, здатні розрізняти лінійну поляризацію світла, що дає їм додаткові можливості для орієнтації в просторі. Виявлено, що деякі тварини, наприклад креветка-богомол Павлінова здатні розрізняти циркулярно-поляризоване світло, тобто світло з круговою поляризацією.

    Історія відкриття

    Відкриттю поляризованих світлових хвиль передували роботи багатьох вчених. У 1669 р датський вчений Е. Бартолін повідомив про свої досліди з кристалами вапняного шпату (CaCO3), найчастіше мають форму правильного ромбоедра, які привозили повертаються з Ісландії моряки. Він з подивом виявив, що промінь світла при проходженні крізь кристал розщеплюється на два промені (званих тепер звичайним і незвичайним). Бартолін провів ретельні дослідження виявленого їм явища подвійного променезаломлення, однак пояснення йому дати не зміг. Через двадцять років після дослідів Е. Бартоліні його відкриття привернуло увагу нідерландського вченого Х.Гюйгенса. Він сам почав досліджувати властивості кристалів ісландського шпату і дав пояснення явищу подвійного променезаломлення на основі своєї хвильової теорії світла. При цьому він ввів важливе поняття оптичної осі кристала, при обертанні навколо якої відсутня анізотропія властивостей кристала, т. Е. Їх залежність від напрямку (звичайно, такий віссю мають далеко не всі кристали). У своїх дослідах Гюйгенс пішов далі Бартоліні, пропускаючи обидва променя, що вийшли з кристала ісландського шпату, крізь другий такий же кристал. Виявилося, що якщо оптичні осі обох кристалів паралельні, то подальшого розкладання цих променів вже не відбувається. Якщо ж другий ромбоедр повернути на 180 градусів навколо напрямку поширення звичайного променя, то при проходженні через другий кристал незвичайний промінь зазнає зрушення в напрямку, протилежному зсуву в першому кристалі, і з такої системи обидва променя вийдуть з'єднаними в один пучок. З'ясувалося також, що в залежності від величини кута між оптичними осями кристалів змінюється інтенсивність звичайного і незвичайного променів. Ці дослідження впритул підвели Гюйгенса до відкриття явища поляризації світла, однак вирішального кроку він зробити не зміг, оскільки світлові хвилі в його теорії передбачалися поздовжніми. Для пояснення дослідів Х.Гюйгенса І. Ньютон, дотримувався корпускулярної теорії світла, висунув ідею про відсутність осьової симетрії світлового променя і цим зробив важливий крок до розуміння поляризації світла. У 1808 р французький фізик Е. Малюс, дивлячись крізь шматок ісландського шпату на блискучі в променях призахідного сонця вікна Люксембурзького палацу в Парижі, на свій подив помітив, що при певному положенні кристала було видно тільки одне зображення. На підставі цього та інших дослідів і спираючись на корпускулярну теорію світла Ньютона, він припустив, що корпускули в сонячному світлі орієнтовані безладно, але після відбиття від будь-якої поверхні або проходження крізь анізотропний кристал вони набувають певної орієнтацію. Такий «упорядкований» світло він назвав поляризованим.

    параметри Стокса

    Зображення поляризації мовою параметрів Стокса на сфері Пуанкаре

    У загальному випадку плоска монохроматична хвиля має праву або ліву еліптичну поляризацію. Повна характеристика еліпса дається трьома параметрами, наприклад, напівдовгими сторін прямокутника, в який вписаний еліпс поляризації A 1 , A 2 і різницею фаз φ, або півосями еліпса a , b і кутом ψ між віссю x і великою віссю еліпса. Зручно описувати еліптично поляризовану хвилю на основі параметрів Стокса:

    , ,

    Незалежними є тільки три з них, бо справедливо тотожність:

    Якщо ввести допоміжний кут χ, який визначається виразом (знак відповідає правій, а - лівої поляризації), то можна отримати наступні вирази для параметрів Стокса:

    На основі цих формул можна характеризувати поляризацію світлової хвилі наочним геометричним способом. При цьому параметри Стокса,, інтерпретуються, як декартові координати точки, що лежить на поверхні сфери радіуса. Кути і мають сенс сферичних кутових координат цієї точки. Таке геометричне уявлення запропонував Пуанкаре, тому ця сфера називається сферою Пуанкаре.

    Поряд з,, використовують також нормовані параметри Стокса,,. Для поляризованого світла .

    Див. також

    література

    • Ахманов С.А., Нікітін С.Ю. - Фізична оптика, 2 видання, M. - 2004.
    • Борн М., Вольф Е. - Основи оптики, 2 видання, виправлене, пров. з англ., М. - тисяча дев'ятсот сімдесят три

    Примітки


    Wikimedia Foundation. 2010 року.

    • поляризація хвилі
    • поляризація фотонів

    Дивитися що таке "Поляризація світла" в інших словниках:

      ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА - фіз. характеристика оптич. випромінювання, що описує поперечну анізотропію світлових хвиль, т. е. нееквівалентність разл. напрямків в площині, перпендикулярній світловому променю. Перші вказівки на поперечну анізотропію світлового променя були отримані ... фізична енциклопедія

      ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА сучасна енциклопедія

      поляризація світла - ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА, впорядкованість в орієнтації вектора напруженості електричного E і магнітного H полів світлової хвилі в площині, перпендикулярній поширенню світла. Розрізняють лінійну поляризацію світла, коли E зберігає постійні ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

      поляризація світла - поляризація Властивість світла, що характеризується просторово тимчасової впорядкованістю орієнтації магнітного і електричного векторів. Примітки 1. Залежно від видів впорядкованості розрізняють: лінійну поляризацію, еліптичну ... ...

      ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА - (лат. Від polus). Властивість променів світла, які, будучи відбитими або заломленими, втрачають здатність відбиватися або переломлюватися знову, по відомим напрямками. Словник іншомовних слів, які увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., ... ... Словник іншомовних слів російської мови

      ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА - упорядкованість в орієнтації векторів напруженостей електричних E і магнітних H полів світлової хвилі в площині, перпендикулярній світловому променю. Розрізняють лінійну поляризацію світла, коли E зберігає постійний напрям (площиною ... ... Великий Енциклопедичний словник

      поляризація [світла] - Упорядкованість орієнтації вектора електромагнітного поля світлової хвилі в площині, перпендикулярній до напрямку поширення світлового променя; принцип П. використовується в конструкції поляризационного мікроскопа [Ареф'єв В.А., Лісовенко Л.А. ... ... Довідник технічного перекладача

      поляризація світла - упорядкованість в орієнтації векторів напруженостей електричних E і магнітних Н полів світлової хвилі в площині, перпендикулярній світловому променю. Розрізняють лінійну поляризацію світла, коли Е зберігає постійний напрям (площиною ... ... енциклопедичний словник

      поляризація [світла] - polarization поляризація [світла]. Впорядкованість орієнтації вектора електромагнітного поля світлової хвилі в площині, перпендикулярній до напрямку поширення світлового променя; принцип П. використовується в конструкції поляризационного мікроскопа ... Молекулярна біологія і генетика. Тлумачний словник.

      поляризація світла - šviesos poliarizacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. polarization of light vok. Lichtpolarisation, f rus. поляризація світла, f pranc. polarisation de la lumière, f ... Fizikos terminų žodynas


    В. МУРАХВЕРІ

    Явище поляризації світла, досліджуване і в шкільному і в інститутському курсах фізики, залишається в пам'яті багатьох з нас як цікавий, що знаходить застосування в техніці, але не зустрічається в повсякденному житті оптичний феномен. Голландський фізик Г. Кеннен в своїй статті, опублікованій в журналі «Натуур ен техніек», показує, що це далеко не так - поляризоване світло буквально оточує нас.

    Людське око дуже чутливий до фарбування (тобто довжині хвилі) і яскравості світла, але третя характеристика світла, поляризація, йому практично недоступна. Ми страждаємо «поляризационной сліпотою». В цьому відношенні деякі представники тваринного світу набагато досконаліше нас. Наприклад, бджоли розрізняють поляризацію світла майже так само добре, як колір або яскравість. І так як поляризоване світло часто зустрічається в природі, їм дано побачити в навколишньому світі щось таке, що для людського ока абсолютно недоступно. Людині можна пояснити, що таке поляризація, за допомогою спеціальних світлофільтрів він може побачити, як змінюється світ, якщо «відняти» з нього поляризацію, але уявити собі картину світу «очима бджоли» ми, мабуть, не можемо (тим більше що зір комах відрізняється від людського і в багатьох інших відносинах).

    Мал. 1. Схема будови зорових рецепторів людини (ліворуч) і членистоногого (праворуч). У людини молекули родопсину розташовані безладно з складках внутрішньоклітинної мембрани, у членистоногих - на виростах клітини, акуратними рядами

    Поляризація - це орієнтованість коливань світлової хвилі в просторі. Ці коливання перпендикулярні напрямку руху променя світла. Елементарна світлова частка (квант світла) являє собою хвилю, яку можна порівняти для наочності з хвилею, яка побіжить по канату, якщо, закріпивши один його кінець, інший струснути рукою. Напрямок коливань каната може бути різним, залежно від того, в якому напрямку струшувати канат. Точно так само і напрямок коливань хвилі кванта може бути різним. Пучок світла складається з безлічі квантів. Якщо їх коливання різні, таке світло не поляризоване, якщо ж все кванти мають абсолютно однакову орієнтацію, світло називають повністю поляризованим. Ступінь поляризації може бути різною в залежності від того, яка частка квантів в ньому має однакову орієнтацією коливань.

    Існують світлофільтри, що пропускають тільки ту частину світу, хвилі якої орієнтовані певним чином. Якщо через такий фільтр дивитися на поляризоване світло і при цьому повертати фільтр, яскравість світла, що пропускається буде змінюватися. Вона буде максимальна при збігу напрямку пропускання фільтра з поляризацією світла і мінімальна при повному, (на 90 °) розбіжності цих напрямків. За допомогою фільтра можна виявити поляризацію, що перевищує приблизно 10%, а спеціальна апаратура виявляє поляризацію близько 0,1%.

    Поляризаційні фільтри, або поляроїди, продаються в магазинах фотоприладдя. Якщо через такий фільтр дивитися на чисте блакитне небо (при хмарності ефект виражений набагато слабкіше) приблизно в 90 градусах від напрямку на Сонце, тобто щоб Сонце було збоку, і при цьому фільтр повертати, то ясно видно, що при деякому положенні фільтра на небі з'являється темна смуга. Це свідчить про поляризованности світла, що виходить від цієї ділянки неба. Поляроїдним фільтр відкриває нам явище, яке бджоли бачать «простим оком». Але не треба думати, що бджоли бачать ту ж темну смугу на небі. Наше становище можна порівняти зі становищем повного дальтоніка, людини, нездатного бачити кольору. Той, хто розрізняє тільки чорне, біле і різні відтінки сірого кольору, міг би, дивлячись на навколишній світ по черзі через світлофільтри різного кольору, помітити, що картина світу дещо змінюється. Наприклад, через червоний фільтр інакше виглядав би червоний мак на тлі зеленої трави, через жовтий фільтр стали б сильніше виділятися білі хмари на блакитному небі. Але фільтри не допомогли б дальтонік зрозуміти, як виглядає світ людини з кольоровим зором. Так само, як кольорові фільтри дальтонік, поляризаційний фільтр може лише підказати нам, що у світла є якась властивість, що не сприймається оком.

    Поляризованность світла, що йде від блакитного неба, деякі можуть помітити і простим оком. За даними відомого радянського фізика академіка С.І. Вавилова, цією здатністю володіють 25 ... 30% людей, хоча багато хто з них про це не підозрюють. При спостереженні поверхні, що випускає поляризоване світло (наприклад, того ж блакитного неба), такі люди можуть помітити в середині поля зору слабо-жовту смужку з закругленими кінцями.

    Мал. 2.

    Ще слабкіше помітні блакитні цятки в її центрі, по краях. Якщо площину поляризації світла повертається, то повертається і жовта смужка. Вона завжди перпендикулярна до напряму світлових коливань. Це так звана фігура Гайдінгера, вона відкрита німецьким фізиком Гайдінгером в 1845 році. Здатність бачити цю постать можна розвивати, якщо хоча б раз вдасться її помітити. Цікаво, що ще в 1855 році, не будучи знайомим до статті Гайдінгера, надрукованій за дев'ять років до того в одному німецькому фізичному журналі, Лев Толстой писав ( «Юність», глава XXXII): «... я мимоволі залишаю книгу і вдивляюся в розчинену двері балкону, в кучеряві висячі гілки високих беріз, на яких вже заходить вечірня тінь, і в чисте небо, на якому, як дивишся пильно, раптом показується як ніби запорошене жовтувате плямочка і знову зникає ... »Такою була спостережливість великого письменника.

    Мал. 3.

    У неполяризованому світлі ( 1 ) Коливання електричної і магнітної складової йдуть в самих різних площинах, які можна звести до двох, виділених на цьому малюнку. Але коливань шляхом поширення променя немає (світло на відміну від звуку - НЕ поздовжні коливання). У поляризованому світлі ( 2 ) Виділена одна площина коливань. У світлі, поляризованому по колу (циркулярно), ця площину закручується в просторі гвинтом ( 3 ). Спрощена схема пояснює, чому поляризується відбите світло ( 4 ). Як уже сказано, всі існуючі в промені площині коливань можна звести до двох, вони показані стрілками. Одна зі стрілок дивиться на нас і умовно видно нам як точка. Після відбиття світла одне з існуючих в ньому напрямків коливань збігається з новим напрямком поширення променя, а електромагнітні коливання не можуть бути спрямовані уздовж шляху свого поширення.

    Фігуру Гайдінгера можна побачити набагато ясніше, якщо дивитися через зелений або синій світлофільтр.

    Поляризованность світла, що виходить від чистого неба, - лише один із прикладів явищ поляризації в природі. Інший поширений випадок - це поляризованность відбитого світла, відблисків, наприклад, що лежать на поверхні води або скляних вітрин. Власне, фотографічні поляроїдні фільтри і призначені для того, щоб фотограф міг в разі потреби усувати ці заважають відблиски (наприклад, при зйомці дна неглибокого водойми або фотографуванні картин і музейних експонатів, захищених склом). Дія поляроидов в цих випадках засноване на тому, що відбите світло в тій чи іншій мірі поляризований (ступінь поляризації залежить від кута падіння світла і при певному куті, різному для різних речовин, - так званому вугіллі Брюстера - відбите світло поляризований повністю). Якщо тепер дивитися на відблиск через поляроїдним фільтр, неважко підібрати такий поворот фільтра, при якому відблиск повністю або в значній мірі пригнічується.

    Застосування поляроїдних фільтрів в протисонячних окулярах або вітровому склі дозволяє прибрати заважають, сліпучі відблиски від поверхні моря або вологого шосе.

    Чому поляризований відбите світло і розсіяне світло неба? Повний і математично строгий відповідь на це питання виходить за рамки невеликої науково-популярної публікації (читачі можуть знайти його в літературі, список якої приведений в кінці статті). Поляризація в цих випадках пов'язана з тим, що коливання навіть у неполяризованому промені вже в певному сенсі «поляризовані»: світло на відміну від звуку не поздовжні, а поперечні коливання. У промені немає сумнівів по шляху його поширення (див. Схему). Коливання і магнітної і електричної складової електромагнітних хвиль в неполяризованому промені спрямовані в різні боки від його осі, але не по цій осі. Всі напрямки цих коливань можна звести до двох, взаємно перпендикулярним. Коли промінь відбивається від площини, він змінює напрямок і одне з двох напрямків коливань стає «забороненим», так як збігається з новим напрямком поширення променя. Луч стає поляризованим. У прозорому речовині частина світла йде вглиб, заломлюючись, і переломлений світло теж, хоча і в меншій мірі, ніж відбитий, поляризований.

    Розсіяне світло неба не що інше, як сонячне світло, котрий зазнав багатократне віддзеркалення від молекул повітря, переломив в крапельках води або крижаних кристалах. Тому в певному напрямку від Сонця він поляризований. Поляризація відбувається не тільки при направленому відображенні (наприклад, від водної гладі), але і при дифузному. Так, за допомогою поляроїдним фільтра неважко переконатися, що поляризований світло, відбите від покриття шосе. При цьому діє дивовижна залежність: чим темніше поверхню, тим сильніше поляризований відбитий від неї світло. Ця залежність отримала назву закону Умова, на ім'я російського фізика, який відкрив її в 1905 році. Асфальтове шосе відповідно до закону Умова поляризоване сильніше, ніж бетонне, вологе - сильніше, ніж сухе. Волога поверхня не тільки сильніше блищить, але вона ще й темніше сухий.

    Зауважимо, що світло, відбите від поверхні металів (в тому числі від дзеркал - адже кожне дзеркало вкрите тонким шаром металу), не поляризоване. Це пов'язано з високою провідністю металів, з тим, що в них дуже багато вільних електронів. Відображення електромагнітних хвиль від таких поверхонь відбувається інакше, ніж від поверхонь діелектричних, непровідних.

    Поляризація світла неба була відкрита в 1871 році (за іншими джерелами навіть в 1809 році), але докладний теоретичне пояснення цього явища було дано лише в середині нашого століття. Проте, як виявили історики, які вивчали стародавні скандинавські саги про плавання вікінгів, відважні мореплавці майже тисячу років тому користувалися поляризацією неба для навігації. Зазвичай вони плавали, орієнтуючись по Сонцю, але, коли світило було приховано за суцільною хмарністю, що не рідкість в північних широтах, вікінги дивилися на небо через спеціальний «сонячний камінь», який дозволяв побачити на небі темну смужку в 90 ° від напрямку на Сонце , якщо хмари не дуже щільні. З цієї смузі можна судити, де знаходиться Сонце. «Сонячний камінь» - мабуть, один з прозорих мінералів, що володіють поляризаційними властивостями (швидше за все поширений на півночі Європи ісландський шпат), а поява на небі більш темної смуги пояснюється тим, що, хоча за хмарами Сонця і не видно, світло неба, що проникає через хмари, залишається в якійсь мірі поляризованим. Кілька років тому, перевіряючи це припущення істориків, льотчик провів невеликий літак з Норвегії в Гренландію, в якості навігаційного приладу користуючись тільки кристалом мінералу кордиерита, поляризующего світло.

    Уже говорилося, що багато комах на відміну від людини бачать поляризацію світла. Бджоли і мурахи не гірше вікінгів користуються цією своєю здатністю для орієнтування в тих випадках, коли Сонце закрите хмарами. Що надає оку комах таку здатність? Справа в тому, що в оці ссавців (і в тому числі людини) молекули світлочутливого пігменту родопсину розташовані безладно, а в оці комахи ті ж молекули укладені акуратними рядами, орієнтовані в одному напрямку, що і дозволяє їм сильніше реагувати на той світ, коливання якого відповідають площині розміщення молекул. Фігуру Гайдінгера можна бачити тому, що частина нашої сітківки покрита тонкими, що йдуть паралельно волокнами, які частково поляризують світло.

    Цікаві поляризаційні ефекти спостерігаються і при рідкісних небесних оптичних явищах, таких, як веселка і гало. Те, що світло веселки сильно поляризований, виявили в 1811 році. Обертаючи поляроїдним фільтр, можна зробити веселку майже невидимою. Поляризований і світло гало - світяться кіл або дуг, що з'являються іноді навколо Сонця і Місяця. В освіті і веселки і гало поряд з заломленням бере участь відбиття світла, а обидва ці процеси, як ми вже знаємо, призводять до поляризації. Поляризовані і деякі види полярного сяйва.

    Нарешті, слід зазначити, що поляризований і світло деяких астрономічних об'єктів. Найбільш відомий приклад - Крабоподібна туманність в сузір'ї Тельця. Світло, яке випромінюється нею, - це так зване синхротронне випромінювання, що виникає, коли швидко летять електрони гальмуються магнітним полем. Синхротронне випромінювання завжди поляризоване.

    Повернувшись на Землю, відзначимо, що деякі види жуків, що володіють металевим блиском, перетворюють світло, відбите від їх спинки, в поляризований по колу. Так називають поляризоване світло, площина поляризації якого закручена в просторі гвинтоподібно, наліво або направо. Металевий відблиск спинки такого жука при розгляді через спеціальний фільтр, що виявляє кругову поляризацію, виявляється левозакрученной. Всі ці жуки відносяться до сімейства скарабеїв, У чому біологічний сенс описаного явища, поки невідомо.

    література:

    1. Брегг У. Світ світла. Світ звуку. М .: Наука, 1967.
    2. Вавилов С.І. Око і Сонце. М .: Наука, 1981.
    3. Венер Р. Навігація по поляризованому світлі у комах. Журн. «Сайентіфік Америкен», липень 1976 р
    4. Жевандров І.Д. Анізотропія і оптика. М .: Наука, 1974.
    5. Кеннен Г.П. Невидимий світ. Поляризація в природі. Журн. «Натуур ен техніек». №5. 1983.
    6. Міннарт М. Світло і колір в природі. М .: Физматгиз, 1958.
    7. Фріш До З життя бджіл. М .: Мир, 1980.

    Наука і життя. 1984. №4.

    В. МУРАХВЕРІ

    Явище поляризації світла, досліджуване і в шкільному і в інститутському курсах фізики, залишається в пам'яті багатьох з нас як цікавий, що знаходить застосування в техніці, але не зустрічається в повсякденному житті оптичний феномен. Голландський фізик Г. Кеннен в своїй статті, опублікованій в журналі «Натуур ен техніек», показує, що це далеко не так - поляризоване світло буквально оточує нас.

    Людське око дуже чутливий до фарбування (тобто довжині хвилі) і яскравості світла, але третя характеристика світла, поляризація, йому практично недоступна. Ми страждаємо «поляризационной сліпотою».

    В цьому відношенні деякі представники тваринного світу набагато досконаліше нас. Наприклад, бджоли розрізняють поляризацію світла майже так само добре, як колір або яскравість. І так як поляризоване світло часто зустрічається в природі, їм дано побачити в навколишньому світі щось таке, що для людського ока абсолютно недоступно.

    Людині можна пояснити, що таке поляризація, за допомогою спеціальних світлофільтрів він може побачити, як змінюється світ, якщо «відняти» з нього поляризацію, але уявити собі картину світу «очима бджоли» ми, мабуть, не можемо (тим більше що зір комах відрізняється від людського і в багатьох інших відносинах).


    Мал. 1.
    Схема будови зорових рецепторів людини (ліворуч) і членистоногого (праворуч). У людини молекули родопсину розташовані безладно з складках внутрішньоклітинної мембрани, у членистоногих - на виростах клітини, акуратними рядами

    Поляризація - це орієнтованість коливань світлової хвилі в просторі. Ці коливання перпендикулярні напрямку руху променя світла. Елементарна світлова частка (квант світла) являє собою хвилю, яку можна порівняти для наочності з хвилею, яка побіжить по канату, якщо, закріпивши один його кінець, інший струснути рукою. Напрямок коливань каната може бути різним, залежно від того, в якому напрямку струшувати канат. Точно так само і напрямок коливань хвилі кванта може бути різним. Пучок світла складається з безлічі квантів. Якщо їх коливання різні, таке світло не поляризоване, якщо ж все кванти мають абсолютно однакову орієнтацію, світло називають повністю поляризованим. Ступінь поляризації може бути різною в залежності від того, яка частка квантів в ньому має однакову орієнтацією коливань.

    Існують світлофільтри, що пропускають тільки ту частину світу, хвилі якої орієнтовані певним чином. Якщо через такий фільтр дивитися на поляризоване світло і при цьому повертати фільтр, яскравість світла, що пропускається буде змінюватися. Вона буде максимальна при збігу напрямку пропускання фільтра з поляризацією світла і мінімальна при повному, (на 90 °) розбіжності цих напрямків. За допомогою фільтра можна виявити поляризацію, що перевищує приблизно 10%, а спеціальна апаратура виявляє поляризацію близько 0,1%.

    Поляризаційні фільтри, або поляроїди, продаються в магазинах фотоприладдя. Якщо через такий фільтр дивитися на чисте блакитне небо (при хмарності ефект виражений набагато слабкіше) приблизно в 90 градусах від напрямку на Сонце, тобто щоб Сонце було збоку, і при цьому фільтр повертати, то ясно видно, що при деякому положенні фільтра на небі з'являється темна смуга. Це свідчить про поляризованности світла, що виходить від цієї ділянки неба.

    Поляроїдним фільтр відкриває нам явище, яке бджоли бачать «простим оком». Але не треба думати, що бджоли бачать ту ж темну смугу на небі. Наше становище можна порівняти зі становищем повного дальтоніка, людини, нездатного бачити кольору. Той, хто розрізняє тільки чорне, біле і різні відтінки сірого кольору, міг би, дивлячись на навколишній світ по черзі через світлофільтри різного кольору, помітити, що картина світу дещо змінюється.

    Наприклад, через червоний фільтр інакше виглядав би червоний мак на тлі зеленої трави, через жовтий фільтр стали б сильніше виділятися білі хмари на блакитному небі. Але фільтри не допомогли б дальтонік зрозуміти, як виглядає світ людини з кольоровим зором. Так само, як кольорові фільтри дальтонік, поляризаційний фільтр може лише підказати нам, що у світла є якась властивість, що не сприймається оком.

    Поляризованность світла, що йде від блакитного неба, деякі можуть помітити і простим оком. За даними відомого радянського фізика академіка С.І. Вавилова, цією здатністю володіють 25 ... 30% людей, хоча багато хто з них про це не підозрюють.

    При спостереженні поверхні, що випускає поляризоване світло (наприклад, того ж блакитного неба), такі люди можуть помітити в середині поля зору слабо-жовту смужку з закругленими кінцями.


    Мал. 2.

    Ще слабкіше помітні блакитні цятки в її центрі, по краях. Якщо площину поляризації світла повертається, то повертається і жовта смужка. Вона завжди перпендикулярна до напряму світлових коливань. Це так звана фігура Гайдінгера, вона відкрита німецьким фізиком Гайдінгером в 1845 році.

    Здатність бачити цю постать можна розвивати, якщо хоча б раз вдасться її помітити. Цікаво, що ще в 1855 році, не будучи знайомим до статті Гайдінгера, надрукованій за дев'ять років до того в одному німецькому фізичному журналі, Лев Толстой писав ( «Юність», глава XXXII): «... я мимоволі залишаю книгу і вдивляюся в розчинену двері балкону, в кучеряві висячі гілки високих беріз, на яких вже заходить вечірня тінь, і в чисте небо, на якому, як дивишся пильно, раптом показується як ніби запорошене жовтувате плямочка і знову зникає ... »Такою була спостережливість великого письменника.


    Мал. 3.

    У неполяризованому світлі (1) коливання електричної і магнітної складової йдуть в самих різних площинах, які можна звести до двох, виділених на цьому малюнку. Але коливань шляхом поширення променя немає (світло на відміну від звуку - НЕ поздовжні коливання). У поляризованому світлі (2) виділена одна площина коливань.

    У світлі, поляризованому по колу (циркулярно), ця площину закручується в просторі гвинтом (3). Спрощена схема пояснює, чому поляризується відбите світло (4). Як уже сказано, всі існуючі в промені площині коливань можна звести до двох, вони показані стрілками. Одна зі стрілок дивиться на нас і умовно видно нам як точка. Після відбиття світла одне з існуючих в ньому напрямків коливань збігається з новим напрямком поширення променя, а електромагнітні коливання не можуть бути спрямовані уздовж шляху свого поширення.

    Фігуру Гайдінгера можна побачити набагато ясніше, якщо дивитися через зелений або синій світлофільтр.

    Поляризованность світла, що виходить від чистого неба, - лише один із прикладів явищ поляризації в природі. Інший поширений випадок - це поляризованность відбитого світла, відблисків, наприклад, що лежать на поверхні води або скляних вітрин.

    Власне, фотографічні поляроїдні фільтри і призначені для того, щоб фотограф міг в разі потреби усувати ці заважають відблиски (наприклад, при зйомці дна неглибокого водойми або фотографуванні картин і музейних експонатів, захищених склом). Дія поляроидов в цих випадках засноване на тому, що відбите світло в тій чи іншій мірі поляризований (ступінь поляризації залежить від кута падіння світла і при певному куті, різному для різних речовин, - так званому вугіллі Брюстера - відбите світло поляризований повністю). Якщо тепер дивитися на відблиск через поляроїдним фільтр, неважко підібрати такий поворот фільтра, при якому відблиск повністю або в значній мірі пригнічується.

    Застосування поляроїдних фільтрів в протисонячних окулярах або вітровому склі дозволяє прибрати заважають, сліпучі відблиски від поверхні моря або вологого шосе.

    Чому поляризований відбите світло і розсіяне світло неба? Повний і математично строгий відповідь на це питання виходить за рамки невеликої науково-популярної публікації (читачі можуть знайти його в літературі, список якої приведений в кінці статті). Поляризація в цих випадках пов'язана з тим, що коливання навіть у неполяризованому промені вже в певному сенсі «поляризовані»: світло на відміну від звуку не поздовжні, а поперечні коливання. У промені немає сумнівів по шляху його поширення (див. Схему). Коливання і магнітної і електричної складової електромагнітних хвиль в неполяризованому промені спрямовані в різні боки від його осі, але не по цій осі. Всі напрямки цих коливань можна звести до двох, взаємно перпендикулярним. Коли промінь відбивається від площини, він змінює напрямок і одне з двох напрямків коливань стає «забороненим», так як збігається з новим напрямком поширення променя. Луч стає поляризованим. У прозорому речовині частина світла йде вглиб, заломлюючись, і переломлений світло теж, хоча і в меншій мірі, ніж відбитий, поляризований.

    Розсіяне світло неба не що інше, як сонячне світло, котрий зазнав багатократне віддзеркалення від молекул повітря, переломив в крапельках води або крижаних кристалах. Тому в певному напрямку від Сонця він поляризований. Поляризація відбувається не тільки при направленому відображенні (наприклад, від водної гладі), але і при дифузному. Так, за допомогою поляроїдним фільтра неважко переконатися, що поляризований світло, відбите від покриття шосе. При цьому діє дивовижна залежність: чим темніше поверхню, тим сильніше поляризований відбитий від неї світло.

    Ця залежність отримала назву закону Умова, на ім'я російського фізика, який відкрив її в 1905 році. Асфальтове шосе відповідно до закону Умова поляризоване сильніше, ніж бетонне, вологе - сильніше, ніж сухе. Волога поверхня не тільки сильніше блищить, але вона ще й темніше сухий.

    Зауважимо, що світло, відбите від поверхні металів (в тому числі від дзеркал - адже кожне дзеркало вкрите тонким шаром металу), не поляризоване. Це пов'язано з високою провідністю металів, з тим, що в них дуже багато вільних електронів. Відображення електромагнітних хвиль від таких поверхонь відбувається інакше, ніж від поверхонь діелектричних, непровідних.

    Поляризація світла неба була відкрита в 1871 році (за іншими джерелами навіть в 1809 році), але докладний теоретичне пояснення цього явища було дано лише в середині нашого століття. Проте, як виявили історики, які вивчали стародавні скандинавські саги про плавання вікінгів, відважні мореплавці майже тисячу років тому користувалися поляризацією неба для навігації. Зазвичай вони плавали, орієнтуючись по Сонцю, але, коли світило було приховано за суцільною хмарністю, що не рідкість в північних широтах, вікінги дивилися на небо через спеціальний «сонячний камінь», який дозволяв побачити на небі темну смужку в 90 ° від напрямку на Сонце , якщо хмари не дуже щільні. З цієї смузі можна судити, де знаходиться Сонце. «Сонячний камінь» - мабуть, один з прозорих мінералів, що володіють поляризаційними властивостями (швидше за все поширений на півночі Європи ісландський шпат), а поява на небі більш темної смуги пояснюється тим, що, хоча за хмарами Сонця і не видно, світло неба, що проникає через хмари, залишається в якійсь мірі поляризованим. Кілька років тому, перевіряючи це припущення істориків, льотчик провів невеликий літак з Норвегії в Гренландію, в якості навігаційного приладу користуючись тільки кристалом мінералу кордиерита, поляризующего світло.

    Уже говорилося, що багато комах на відміну від людини бачать поляризацію світла. Бджоли і мурахи не гірше вікінгів користуються цією своєю здатністю для орієнтування в тих випадках, коли Сонце закрите хмарами. Що надає оку комах таку здатність? Справа в тому, що в оці ссавців (і в тому числі людини) молекули світлочутливого пігменту родопсину розташовані безладно, а в оці комахи ті ж молекули укладені акуратними рядами, орієнтовані в одному напрямку, що і дозволяє їм сильніше реагувати на той світ, коливання якого відповідають площині розміщення молекул. Фігуру Гайдінгера можна бачити тому, що частина нашої сітківки покрита тонкими, що йдуть паралельно волокнами, які частково поляризують світло.

    Цікаві поляризаційні ефекти спостерігаються і при рідкісних небесних оптичних явищах, таких, як веселка і гало. Те, що світло веселки сильно поляризований, виявили в 1811 році. Обертаючи поляроїдним фільтр, можна зробити веселку майже невидимою. Поляризований і світло гало - світяться кіл або дуг, що з'являються іноді навколо Сонця і Місяця. В освіті і веселки і гало поряд з заломленням бере участь відбиття світла, а обидва ці процеси, як ми вже знаємо, призводять до поляризації. Поляризовані і деякі види полярного сяйва.

    Нарешті, слід зазначити, що поляризований і світло деяких астрономічних об'єктів. Найбільш відомий приклад - Крабоподібна туманність в сузір'ї Тельця. Світло, яке випромінюється нею, - це так зване синхротронне випромінювання, що виникає, коли швидко летять електрони гальмуються магнітним полем. Синхротронне випромінювання завжди поляризоване.

    Повернувшись на Землю, відзначимо, що деякі види жуків, що володіють металевим блиском, перетворюють світло, відбите від їх спинки, в поляризований по колу. Так називають поляризоване світло, площина поляризації якого закручена в просторі гвинтоподібно, наліво або направо. Металевий відблиск спинки такого жука при розгляді через спеціальний фільтр, що виявляє кругову поляризацію, виявляється левозакрученной. Всі ці жуки відносяться до сімейства скарабеїв, У чому біологічний сенс описаного явища, поки невідомо.

    1він - це одна з популярних букмекерських контор, яка пропонує великий вибір ставок на спорт в режимі онлайн. На офіційному сайті букмекера можна знайти близько 20 розділів різних видів спорту.

    Перейти на дзеркало

    • Що таке дзеркало 1win

    На даний момент гравці роблять ставки, використовуючи дзеркала «1він». Дзеркало - це свого роду дублікат основного сайту, який має той же інтерфейс і функції за винятком доменного імені.

    Ім'я домену підбирається, як правило, схожим з адресою основного сайту. Дзеркало дозволяє букмекерові знижувати навантаження на свій основний сервер шляхом розподілу гравців, що допомагає забезпечувати стабільний і безперервний ігровий процес.

    До того ж, в разі блокування основного сайту «1він» провайдером або контролюючими органами, клієнти можуть звернутися до дзеркального сайту і спокійно продовжити укладати вигідні парі. Бувають випадки, що і основний сайт і дзеркала перестають працювати, але букмекер швидко вирішує цю проблему, створюючи ще 1-3 нових сторінки. Таким чином, дзеркало - це повністю аналогічний основному сайт, який створюється для вирішення відразу декількох завдань.

    • Чому блокували дзеркало 1win

    Згідно з новим Федеральним Законом Російської Федерації, тоталізатор відноситься до заборонених видів діяльності, тому все букмекерські компанії повинні мати ліцензію на здійснення відповідної діяльності. Якщо такої ліцензії у букмекера немає, то Роскомнадзор видає постанову про блокування сайтів.

    Причина, по якій «1він» не поспішає купувати ліцензію РФ - це введення законодавством обов'язкового податку на доходи у вигляді 13% від всього прибутку, при чому, податок повинен сплачувати не тільки сам букмекер, але і його клієнти.

    Зрозуміло, такі заходи можуть спровокувати відтік клієнтів, адже ніхто не хоче ділитися своїм чесно заробленим виграшем, з цієї причини контори і вдаються до створення дзеркальних сайтів. Але відсутність ліцензії РФ не означає, що букмекерська контора не має права здійснювати свою діяльність, у «1він» є зарубіжна ліцензія, яка забезпечує безпеку для клієнтів.

    Для того щоб зареєструватися на одному з дзеркал, необхідно, в першу чергу знайти в мережі Інтернет одне з актуальних на поточний момент часу дзеркал. Реєстрація доступна тільки для повнолітніх осіб. Реєстрація складається з наступних етапів:

    • необхідно знайти і натиснути в правому верхньому куті поле «Реєстрація»
    • вибрати відповідний вам спосіб реєстрації (в 1 клік, використовуючи соціальні мережі, використовуючи електронну пошту)

    Для того щоб зареєструватися в 1 клік досить вибрати країну проживання і підтвердити ознайомлення з усіма умовами. Для реєстрації в соціальних мережах необхідно вибрати відповідну мережу (Вконтакте, Однокласники, Google) і підтвердити ознайомлення з угодою. Для реєстрації з використанням адреси електронної пошти необхідно вказати наступні дані:

    • дата народження
    • країна
    • номер мобільного телефону
    • адреса електронної пошти
    • пароль
    • повторити пароль
    • підтвердити ознайомлення з необхідними умовами

    Після основної реєстрації потрібно пройти процедуру ідентифікації, після чого можна буде приступати до поповнення ігрового рахунку.

    Напрямку поширення хвилі;

  • кругову поляризацію - праву або ліву, в залежності від напрямку обертання вектора індукції;
  • еліптичну поляризацію - випадок, проміжний між кругової і лінійними поляризациями.
  • Некогерентного випромінювання може не бути поляризованим, або бути повністю або частково поляризованим будь-яким із зазначених способів. У цьому випадку поняття поляризації розуміється статистично.

    При теоретичному розгляді поляризації хвиля покладається розповсюджується горизонтально. Тоді можна говорити про вертикальної і горизонтальної лінійних поляризаціях хвилі.

    лінійна кругова еліптична


    теорія явища

    Електромагнітна хвиля може бути розкладена (як теоретично, так і практично) на дві поляризовані складові, наприклад поляризовані вертикально і горизонтально. Можливі інші розкладання, наприклад по інший парі взаємно перпендикулярних напрямків, або ж на дві складові, які мають ліву та праву кругову поляризацію. При спробі розкласти лінійно поляризовану хвилю по кругових поляризаціям (або навпаки) виникнуть дві складові половинної інтенсивності.

    Як з квантової, так і з класичної точки зору, поляризація може бути описана двовимірним комплексним вектором ( вектором Джонса). Поляризація фотона є однією з реалізацій q-біта.

    Лінійну поляризацію має зазвичай випромінювання антен.

    За зміною поляризації світла при відбитті від поверхні можна судити про структуру поверхні, оптичних постійних, товщині зразка.

    Якщо розсіяне світло поляризувати, то, використовуючи поляризаційний фільтр з іншої поляризацією, можна обмежувати проходження світла. Інтенсивність світла пройшов через поляризатори підкоряється закону Малюса. На цьому принципі працюють рідкокристалічні екрани.

    Деякі живі істоти, наприклад бджоли, здатні розрізняти лінійну поляризацію світла, що дає їм додаткові можливості для орієнтації в просторі. Виявлено, що деякі тварини, наприклад креветка-богомол Павлінова здатні розрізняти циркулярно-поляризоване світло, тобто світло з круговою поляризацією.

    Історія відкриття

    Відкриттю поляризованих світлових хвиль передували роботи багатьох вчених. У 1669 р датський вчений Е. Бартолін повідомив про свої досліди з кристалами вапняного шпату (CaCO3), найчастіше мають форму правильного ромбоедра, які привозили повертаються з Ісландії моряки. Він з подивом виявив, що промінь світла при проходженні крізь кристал розщеплюється на два промені (званих тепер звичайним і незвичайним). Бартолін провів ретельні дослідження виявленого їм явища подвійного променезаломлення, однак пояснення йому дати не зміг. Через двадцять років після дослідів Е. Бартоліні його відкриття привернуло увагу нідерландського вченого Х.Гюйгенса. Він сам почав досліджувати властивості кристалів ісландського шпату і дав пояснення явищу подвійного променезаломлення на основі своєї хвильової теорії світла. При цьому він ввів важливе поняття оптичної осі кристала, при обертанні навколо якої відсутня анізотропія властивостей кристала, т. Е. Їх залежність від напрямку (звичайно, такий віссю мають далеко не всі кристали). У своїх дослідах Гюйгенс пішов далі Бартоліні, пропускаючи обидва променя, що вийшли з кристала ісландського шпату, крізь другий такий же кристал. Виявилося, що якщо оптичні осі обох кристалів паралельні, то подальшого розкладання цих променів вже не відбувається. Якщо ж другий ромбоедр повернути на 180 градусів навколо напрямку поширення звичайного променя, то при проходженні через другий кристал незвичайний промінь зазнає зрушення в напрямку, протилежному зсуву в першому кристалі, і з такої системи обидва променя вийдуть з'єднаними в один пучок. З'ясувалося також, що в залежності від величини кута між оптичними осями кристалів змінюється інтенсивність звичайного і незвичайного променів. Ці дослідження впритул підвели Гюйгенса до відкриття явища поляризації світла, однак вирішального кроку він зробити не зміг, оскільки світлові хвилі в його теорії передбачалися поздовжніми. Для пояснення дослідів Х.Гюйгенса І. Ньютон, дотримувався корпускулярної теорії світла, висунув ідею про відсутність осьової симетрії світлового променя і цим зробив важливий крок до розуміння поляризації світла. У 1808 р французький фізик Е. Малюс, дивлячись крізь шматок ісландського шпату на блискучі в променях призахідного сонця вікна Люксембурзького палацу в Парижі, на свій подив помітив, що при певному положенні кристала було видно тільки одне зображення. На підставі цього та інших дослідів і спираючись на корпускулярну теорію світла Ньютона, він припустив, що корпускули в сонячному світлі орієнтовані безладно, але після відбиття від будь-якої поверхні або проходження крізь анізотропний кристал вони набувають певної орієнтацію. Такий «упорядкований» світло він назвав поляризованим.

    параметри Стокса

    Зображення поляризації мовою параметрів Стокса на сфері Пуанкаре

    У загальному випадку плоска монохроматична хвиля має праву або ліву еліптичну поляризацію. Повна характеристика еліпса дається трьома параметрами, наприклад, напівдовгими сторін прямокутника, в який вписаний еліпс поляризації A 1 , A 2 і різницею фаз φ, або півосями еліпса a , b і кутом ψ між віссю x і великою віссю еліпса. Зручно описувати еліптично поляризовану хвилю на основі параметрів Стокса:

    , ,

    Незалежними є тільки три з них, бо справедливо тотожність:

    Якщо ввести допоміжний кут χ, який визначається виразом (знак відповідає правій, а - лівої поляризації), то можна отримати наступні вирази для параметрів Стокса:

    На основі цих формул можна характеризувати поляризацію світлової хвилі наочним геометричним способом. При цьому параметри Стокса,, інтерпретуються, як декартові координати точки, що лежить на поверхні сфери радіуса. Кути і мають сенс сферичних кутових координат цієї точки. Таке геометричне уявлення запропонував Пуанкаре, тому ця сфера називається сферою Пуанкаре.

    Поряд з,, використовують також нормовані параметри Стокса,,. Для поляризованого світла .

    Див. також

    література

    • Ахманов С.А., Нікітін С.Ю. - Фізична оптика, 2 видання, M. - 2004.
    • Борн М., Вольф Е. - Основи оптики, 2 видання, виправлене, пров. з англ., М. - тисяча дев'ятсот сімдесят три

    Примітки


    Wikimedia Foundation. 2010 року.

    Дивитися що таке "Поляризація світла" в інших словниках:

      Фіз. характеристика оптич. випромінювання, що описує поперечну анізотропію світлових хвиль, т. е. нееквівалентність разл. напрямків в площині, перпендикулярній світловому променю. Перші вказівки на поперечну анізотропію світлового променя були отримані ... фізична енциклопедія

      сучасна енциклопедія

      поляризація світла - ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА, впорядкованість в орієнтації вектора напруженості електричного E і магнітного H полів світлової хвилі в площині, перпендикулярній поширенню світла. Розрізняють лінійну поляризацію світла, коли E зберігає постійні ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

      поляризація світла - поляризація Властивість світла, що характеризується просторово тимчасової впорядкованістю орієнтації магнітного і електричного векторів. Примітки 1. Залежно від видів впорядкованості розрізняють: лінійну поляризацію, еліптичну ... ...

      - (лат. Від polus). Властивість променів світла, які, будучи відбитими або заломленими, втрачають здатність відбиватися або переломлюватися знову, по відомим напрямками. Словник іншомовних слів, які увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., ... ... Словник іншомовних слів російської мови

      Впорядкованість в орієнтації векторів напруженостей електричних E і магнітних H полів світлової хвилі в площині, перпендикулярній світловому променю. Розрізняють лінійну поляризацію світла, коли E зберігає постійний напрям (площиною ... ... Великий Енциклопедичний словник

      поляризація [світла] - Упорядкованість орієнтації вектора електромагнітного поля світлової хвилі в площині, перпендикулярній до напрямку поширення світлового променя; принцип П. використовується в конструкції поляризационного мікроскопа [Ареф'єв В.А., Лісовенко Л.А. ... ... Довідник технічного перекладача

      Впорядкованість в орієнтації векторів напруженостей електричних E і магнітних Н полів світлової хвилі в площині, перпендикулярній світловому променю. Розрізняють лінійну поляризацію світла, коли Е зберігає постійний напрям (площиною ... ... енциклопедичний словник

      Polarization поляризація [світла]. Впорядкованість орієнтації вектора електромагнітного поля світлової хвилі в площині, перпендикулярній до напрямку поширення світлового променя; принцип П. використовується в конструкції поляризационного мікроскопа ... Молекулярна біологія і генетика. Тлумачний словник.

      поляризація світла - šviesos poliarizacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. polarization of light vok. Lichtpolarisation, f rus. поляризація світла, f pranc. polarisation de la lumière, f ... Fizikos terminų žodynas


    Поділіться з друзями або збережіть для себе:

    Завантаження ...