Lichtpolarisationstypen, Beispiele, Anwendungen

Der Lichtpolarisation Es ist das Phänomen, das auftret. Eine elektromagnetische Welle besteht aus einer elektrischen Welle und einer magnetischen Welle, die beide zur Ausbreitungsrichtung wandern. Die magnetische Schwingung ist gleichzeitig und untrennbar mit der elektrischen Schwingung und tritt in gegenseitig orthogonalen Richtungen auf.

Das Licht, das die meisten leuchtenden Quellen wie die Sonne oder eine Glühbirne ausstrahlen. 

Wenn es jedoch eine bevorzugte oder schwingende Richtung der elektrischen Komponente gibt, wird eine polarisierte elektromagnetische Welle gesprochen. Wenn sich die Schwingungsfrequenz im sichtbaren Spektrum befindet, wird außerdem das polarisierte Licht gesprochen.

Als nächstes werden wir die Arten von Polarisation und physikalischen Phänomenen sehen, die polarisiertes Licht erzeugen.

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Polarisationstypen

Lineare Polarisation

Das Diagramm einer elektromagnetischen Welle mit linearer Polarisation ist gezeigt. Das elektrische Feld schwingt parallel zur x -Achse, während das Magnetfeld gleichzeitig auf die Elektrizität schwankt. Beide Schwingungen sind senkrecht zur Ausbreitungsrichtung z. Quelle: Wikimedia Commons.

Lineare Polarisation tritt auf. Diese Ebene wird durch Konvention als Polarisationsebene genommen.

Und die magnetische Komponente verhält sich gleich: Seine Richtung ist senkrecht zur elektrischen Komponente der Welle, ist einzigartig und auch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. 

Die obere Abbildung zeigt eine linear polarisierte Welle. In dem gezeigten Fall schwingt der elektrische Feldvektor parallel zur x -Achse, während der Magnetfeldvektor gleichzeitig zum Elektrizität schwankt, jedoch in Richtung und Richtung und Richtung und gleichzeitig. Beide Schwingungen sind senkrecht zur Ausbreitungsrichtung z.

Es kann durch die Überlappung von zwei Wellen, die in der Phase schwingen und orthogonale Polarisationspläne aufweisen, wie der in der unteren Abbildung gezeigte Fall, in Blau die Oszillationsebene des elektrischen Feldes in der Lichtwelle zeigt,.

Kann Ihnen dienen: Senoidale Welle: Eigenschaften, Teile, Berechnung, BeispieleDie blaue Welle repräsentiert die Schwingung des elektrischen Feldes einer elektromagnetischen Welle mit schräg linearer Polarisation aufgrund der Überlappung von zwei Komponenten des polarisierten Feldes linear in orthogonalen Ebenen. Quelle: Wikimedia Commons.

Kreispolarisation

In diesem Fall hat die Amplitude der elektrischen und magnetischen Felder der Leuchtwelle eine konstante Größe, aber seine Richtung dreht sich mit einer konstanten Winkelrapidität in Querrichtung zur Ausbreitungsrichtung.

Die untere Abbildung zeigt die Wende der Amplitude des elektrischen Feldes (in rot). Diese Wendung ergibt sich aus der Summe oder Überlappung von zwei Wellen mit derselben Amplitude und linear polarisiert in orthogonalen Ebenen, deren Phasenunterschied π/2 -Radian ist. Sie werden in der unteren Figur als blaue bzw. grüne Wellen dargestellt.

Kreispolarisation. Quelle: Wikimedia Commons

Die Art, mathematisch zu schreiben X Und Und des elektrischen Feldes einer Welle mit Dextrogy -Kreispolarisation, Amplitude Eo und das breitet sich in Richtung aus z Ist:

UND = (Ex Yo; Hey J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]]] Yo; Cos [(2π/λ) (c t - z) - π/2] J; 0 k)

Stattdessen eine Welle mit Levógira Rundpolarisation Amplitude Eo Das breitet sich in Richtung aus z Es wird dargestellt von:

UND = (Ex Yo; Hey J; Ez k) = Eo (cos [(2π/λ) (c t - z)]]] Yo, Cos [(2π/λ) (c t - z) + π/2] J, 0 k)

Beachten Sie, dass das Vorzeichen in der Phasendifferenz einer Komponentenwelle geändert wird Und, In Bezug auf die Komponente X.

Beide für den Fall Dextro-rotatorisch als Levogiro, Der Magnetfeldvektor B Es hängt mit dem elektrischen Feldvektor zusammen UND durch Vektorprodukt zwischen dem Einheitsvektor in die Ausbreitungsrichtung und UND, einschließlich eines Skalierungsfaktors, der der Umkehrung der Lichtgeschwindigkeit entspricht:

B = (1/c) oder_z ｘ UND

Elliptische Polarisation

Die elliptische Polarisation ähnelt der kreisförmigen Polarisation, mit dem Unterschied, dass die Amplitude des zerbrochenen Feldes eine Ellipse anstelle eines Kreises beschreibt.

Kann Ihnen dienen: Elliptische Galaxien: Bildung, Eigenschaften, Typen, Beispiele

Die Welle mit elliptischer Polarisation ist die Überlappung von zwei linear polarisierten Wellen in senkrechten Ebenen mit einem Fortschritt oder einer Verzögerung von π/2 Radianes in der Phase des einen in Bezug auf den anderen, aber mit der Zugabe, dass die Amplitude des Feldes in jedem der Komponenten unterschiedlich ist.

Phänomen aufgrund von leuchtender Polarisation

Betrachtung

Wenn ein nicht -polarisierter Lichtstrahl eine Oberfläche beeinflusst, zum Beispiel ein Glas oder die Oberfläche des Wassers, wird ein Teil des Lichts reflektiert und teilweise übertragen. Die reflektierte Komponente hat eine teilweise Polarisation, es sei denn, die Inzidenz des Strahls ist senkrecht zur Oberfläche. 

In dem speziellen Fall, dass der Winkel des reflektierten Strahls mit dem übertragenen Strahl einen geraden Winkel bildet, weist das reflektierte Licht eine totale lineare Polarisation auf, in normal. Der Inzidenzwinkel, der durch Reflexion eine Gesamtpolarisation erzeugt Brewster Winkel.

Selektive Absorption

Einige Materialien ermöglichen die selektive Übertragung einer bestimmten Polarisationsebene der elektrischen Komponente der Lichtwelle. 

Dies ist die Eigenschaft, die für die Herstellung von Polarisationsfiltern verwendet wird, in dem ein Polymerbasis -Polymer bis zur Grenze gedehnt und durch Gitter ausgerichtet ist, die zwischen zwei Glasblättern verdichtet wird.

Eine solche Disposition fungiert als leitendes Netz, das die elektrische Komponente der Welle entlang der Dehnungsstreifen "kurze Kreislauf. Das übertragene Licht wird somit in die Querrichtung des Streizes polarisiert.

Platzieren eines zweiten polarisierenden Filters (als Analysator bezeichnet) in das bereits polarisierte Licht Sie können einen Verschlusseffekt erhalten.

Wenn die Ausrichtung des Analysators mit der Polarisation des einfallenden Lichts zusammenfasst, wird das Licht jedoch vollständig gelöscht.

Für Zwischenpositionen gibt es ein Teillicht des Lichts, dessen Intensität je nach dem variiert Malusgesetz:

I = io cos²(θ).

Kann Ihnen dienen: Elektrischer Feldfluss

Kristalline Birrefringencia

Verschiebung des Lichts durch das Birre -drisientes Glas

Das Licht in einem Vakuum spricht sich wie jede elektromagnetische Welle mit einer Geschwindigkeit aus C von ungefähr 300.000 km/s. Aber in einem durchscheinenden Medium seine Geschwindigkeit v ist ein bisschen geringfügig. Der Quotient zwischen C Und v Es wird genannt Brechungsindex des durchscheinenden Mediums.

In einigen Kristallen, wie z. B. Calcit, ist der Brechungsindex für jede Polarisationskomponente unterschiedlich. Aus diesem Grund, wenn ein Lichtstrahl einen Kristall mit einer Birnezringe kreuzt, wird der Strahl in orthogonale Richtungen in zwei Strahlen mit linearer Polarisation unterteil.

Beispiele für Lichtpolarisation

Das von der Oberfläche des Meeres oder eines Sees reflektierte Licht hat eine teilweise Polarisation. Das Licht des blauen Himmels, aber nicht das der Wolken, ist teilweise polarisiert.

Einige Insekten wie Käfer CEtonia aurerata reflektiert Licht mit kreisförmiger Polarisation. Die untere Abbildung zeigt dieses interessante Phänomen, bei dem das vom Käfer ohne Filter nacheinander reflektierte Licht mit einem rechten Polarisationsfilter und dann mit einem linken Polarisationsfilter beobachtet werden kann.

Darüber hinaus wurde ein Spiegel platziert, der ein Bild mit einem umgekehrten Polarisationszustand in Bezug auf das von Licht direkt vom Käfer reflektierten Licht erzeugt.

Rechte kreisförmige Polarisation, die durch Cetonie Aratrata -Käfer erzeugt wird. Quelle: Wikimedia Commons.

Luminöse Polarisationsanwendungen

Polarisierende Filter werden in der Fotografie verwendet, um die von dem Licht erzeugten Blitze zu beseitigen, die von reflektierenden Oberflächen wie Wasser reflektiert werden.

Sie werden auch verwendet, um das vom teilweise polarisierte blaue Himmellicht erzeugte Glühen zu beseitigen, auf diese Weise werden Fotos mit besserem Kontrast erhalten.

In der Chemie sowie in der Lebensmittelindustrie ein Instrument namens genannt Polarimeter, Dies ermöglicht die Messung der Konzentration bestimmter Substanzen, die in Lösung eine Rotation des Polarisationswinkels erzeugen.

Zum Beispiel kann durch das polarisierte Licht und mit Hilfe eines Polarimeteres die Konzentration von Zucker in Säften und Getränken festgestellt werden, um zu überprüfen.

Verweise

1. Goldstein, d. Polarisiertes Licht. New York: Marcel Dekker, Inc, 2003.
2. Jenkins, f. ZU. 2001. Grundlagen der Optik. NY: Hochschulbildung McGraw Hill.
3. Saleh, Bahaa und. ZU. 1991. Grundlagen der Photonik. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, r d. 1990. Moderne Optik. John Wiley & Söhne Kanada.
5. Bohren, c.F. 1998. Absorption und Dispersion von Licht durch kleine Partikel. Kanada: John Wiley & Söhne.
6. Wikipedia. Elektromagnetische Polarisation. Geborgen von: ist.Wikipedia.com