Поляризованный свет: описание явления, примеры, формулы и разновидности
Поляризованный свет отличается от стандартного своим распространением. Он был открыт достаточно давно и применяется как для физических опытов, так и в повседневной жизни для выполнения некоторых измерений. Разобраться в явлении поляризации несложно, это позволит понять принцип действия некоторых устройств и выяснить, почему при определенных условиях свет распространяется не так, как обычно.
Сравнение фото без поляризующего фильтра и с ним, во втором случае бликов почти нет.Что такое поляризация света
Поляризация света доказывает, что свет это поперечная волна. То есть, речь идет о поляризации электромагнитных волн в целом, а свет – это одна из разновидностей, свойства которой подчиняются общим правилам.
Поляризацией называют свойство поперечных волн, вектор колебания которых всегда перпендикулярен направлению распространения света или чего-то еще. То есть, если выделить из света лучи с одинаковой поляризацией вектора, то это и будет явление поляризации.
Чаще всего мы видим вокруг себя неполяризованный свет, так как у него вектор напряженности двигается во всех возможных направлениях. Чтобы он стал поляризованным, его пропускают через анизотропную среду, она отсекает все колебания и оставляет только одно.
Сравнение обычного и поляризованного света.Кто открыл явление и что оно доказывает
Рассматриваемое понятие впервые в истории было использовано известным британским ученым И. Ньютоном в 1706 году. Но объяснил его природу другой исследователь – Джеймс Максвелл. Тогда природа световых волн не была известна, но по мере накопления различных фактов и результатов различных экспериментов появлялось все больше доказательств поперечности электромагнитных волн.
Первым проводил эксперименты в этой области голландский исследователь Гюйгенс, это происходило в 1690 г. Он пропускал свет через пластину исландского шпата, в результате чего обнаружил поперечную анизотропию луча.
Первые доказательства поляризации света в физике были получены французским исследователем Э. Малюсом. Он использовал две пластины турмалина, и в итоге вывел закон, названный в его честь. Благодаря многочисленным экспериментом была доказана поперечность световых волн, что помогло объяснить их природу и особенности распространения.
Откуда берется поляризация света и как ее получить самостоятельно
Большая часть света, который мы видим, не поляризована. Солнце, искусственное освещение – световой поток с вектором, колeблющимся в разных направлениях, распространяется во все стороны без каких-либо ограничений.
Поляризованный свет появляется после того, как он прошел через анизотропную среду, которая может иметь разные свойства. Эта среда убирает большую часть колебаний, оставляя единственное, что и обеспечивает нужный эффект.
Чаще всего в качестве поляризатора выступают кристаллы. Если раньше применялись в основном природные материалы (например, турмалин), то сейчас есть много вариантов искусственного происхождения.
Также поляризованный свет можно получить за счет отражения от любого диэлектрика. Суть заключается в том, что при попадании светового потока в место соединения двух сред он преломляется. Это несложно увидеть, поместив карандаш или трубочку в стакан с водой.
При явлении преломления света часть лучей поляризуется. Степень проявления этого эффекта зависит от расположения источника света и угла его падения относительно места преломления.
Что касается способов получения поляризованного света, то независимо от условий используется один из трех вариантов:
- Призма Николя. Названа в честь шотландского исследователя Николя Уильяма, который изобрел ее в 1828 году. Он проводил эксперименты длительное время и через 11 лет смог получить готовый прибор, который в неизменном виде применяется до сих пор.
- Отражение от диэлектрика. Тут очень важно подобрать оптимальный угол падения и учитывать степень преломления (чем больше разница в светопропускаемости двух сред, тем сильнее преломляются лучи).
- Использование анизотропной среды. Чаще всего для этого подбирают кристаллы с подходящими свойствами. Если направить на них световой поток, на выходе можно наблюдать его параллельное разделение.
Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
Данное оптическое явление было открыто физиком из Шотландии Дэвидом Брюстером в 1815 году. Выведенный им закон показал взаимосвязь показателей у двух диэлектриков при определенном угле падения света. Если подобрать условия, то отраженные от границы стыка двух сред лучи будут поляризованными в перпендикулярной углу падения плоскости.
Иллюстрация закона Брюстера.Исследователь отметил, что преломленный луч частично поляризуется и в плоскости падения. При этом отражается не весь свет, часть его уходит в преломленный луч. Углом Брюстера называют такой угол, при котором отраженный свет полностью поляризуется. При этом отраженный и преломленный лучи перпендикулярны относительно друг друга.
Чтобы понять причину этого явления, надо знать следующее:
- В любой электромагнитной волне колебания электрического поля всегда перпендикулярны направлению ее движения.
- Процесс делится на две стадии. В первой падающая волна вызывает волнение молекул диэлектрика, во второй появляются преломленные и отраженные волны.
Если использовать в эксперименте одну пластику кварца или другого подходящего минерала, интенсивность плоскополяризованного света будет маленькой (порядка 4% от общей интенсивности). Но если использовать стопку пластин, можно добиться существенного увеличения показателей.
Кстати! Закон Брюстера можно вывести и с использованием формул Френеля.
Поляризация света кристаллом
Обычные диэлектрики анизотропны и особенности света при попадании на них зависят главным образом от угла падения. Свойства кристаллов отличаются, при попадании на них света можно наблюдать эффект двойного преломления лучей. Это проявляется так: при прохождении через структуру образуется два преломленных луча, которые идут в разных направлениях, их скорости также различаются.
Чаще всего в экспериментах используют одноосные кристаллы. В них один из пучков преломления подчиняется стандартным законам и именуется обыкновенным. Второй образуется иначе, его называют необыкновенным, так как особенности его преломления не соответствуют обычным канонам.
Так выглядит двойное лучепреломление на схеме.Если вращать кристалл, то обыкновенный луч останется неизменным, а необыкновенный будет перемещаться по окружности. Чаще всего в экспериментах используют кальцит или исландский шпат, так как они хорошо подходят для исследований.
Кстати! Если посмотреть на окружающую обстановку через кристалл, то очертания всех объектов будут раздваиваться.
На основании экспериментов с кристаллами Этьен Луи Малюс сформулировал закон в 1810 году, который получил его имя. Он вывел четкую зависимость линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор, сделанный на основе кристаллов. Интенсивность луча после прохождения кристалла уменьшается пропорционально квадрату косинуса угла, образованного между плоскостью поляризации входящего луча и фильтра.
Видео-урок: Поляризация света, физика 11 класс.
Пpaктическое применение поляризации света
Рассматриваемое явление используется в повседневной жизни намного чаще, чем кажется. Знание законов распространения электромагнитных волн помогло в создании различного оборудования. Основные варианты таковы:
- Специальные поляризационные фильтры для фотоаппаратов позволяют избавиться от бликов при фотосъемке.
- Очки с таким эффектом часто используют водители, так как они убирают блики от фар встречного трaнcпорта. В результате даже дальний свет не может ослепить водителя, что повышает безопасность.Отсутствие бликов объясняется эффектом поляризации.
- Оборудование, применяемое в геофизике позволяет изучить свойства облачных масс. Также с его помощью изучают особенности поляризации солнечного света при прохождении через облака.
- Специальные установки, фотографирующие космические туманности в поляризованном свете помогают изучать особенности возникающих там магнитных полей.
- В машиностроительной отрасли применяют так называемый фотоупругий метод. С его помощью можно четко определить параметры напряжения, возникающие в узлах и деталях.
- Оборудование используется при создании театральных декораций, а также в концертном оформлении. Еще одна сфера применения – витрины и выставочные стенды.
- Приспособления, определяющие уровень сахара в крови человека. Работают за счет определения угла поворота плоскости поляризации.
- На многих предприятиях пищевой промышленности используют оборудование, способное определять концентрацию того или иного раствора. Также есть приспособления, способные за счет применения свойств поляризации контролировать содержание белков, сахаров и органических кислот.
- 3D-кинематография работает именно за счет использования рассматриваемого в статье явления.
Кстати! Знакомые всем жидкокристаллические мониторы и телевизоры тоже работают на основе поляризованного потока.
Знание основных особенностей поляризации позволяет объяснить множество эффектов, которые встречаются вокруг. Также это явление широко используется в науке, технике, медицине, фотографии, кинематографе и многих других сферах.
Комментарии:
В Этой Статье Представлен Наш Взгляд На Лучшие Игровые Процессоры 2020 Года, Информация Пригодится и Тем, Кто Собирает Компьютер Своими Руками, и Тем, Кто Покупает Готовый в Магазине....
15 05 2024 0:17:58
Проводов марки СИП на рынке представлено огромное количество, что позволяет подобрать модель, наиболее точно отвечающую вашим требованиям. Это касается не только типоразмеров, но и конструкции провода....
14 05 2024 14:36:55
Подсветка полок светодиодной лентой: советы специалистов по установке подсветки своими руками. Какую ленту выбрать и как подключить....
13 05 2024 4:26:15
Какие каналы и короба для электропроводки используются в системах электроснабжения, подскажет статья....
12 05 2024 7:55:50
Расскажем, как проводится пайка проводов. Кроме того опишем как восстановить работоспособность при повреждении кабелей, с наиболее распространенными стандартами разъемов....
11 05 2024 1:23:29
Проводка освещения в гараж — общие требования, какой тип источника лучше выбрать, что использовать для смотровой ямы. Как проложить проводку, монтаж электрощитка. Организация бюджетного варианта освещения из светодиодной ленты....
10 05 2024 20:29:33
Узнайте, что такое подсветка для унитаза, как она работает и устанавливается. Читайте, чем полезен датчик движения, какими возможностями он обладает. Запомните, как выбирать подходящий прибор и в каких странах их чаще всего производят....
09 05 2024 3:15:20
Текст настоящего соглашения о пользовании сайтом, постоянно размещенный в сети Интернет по адресу содержит все существенные условия соглашения и является...
08 05 2024 3:51:49
Мы используем пылесос почти ежедневно. И как же огорчаемся, когда техника отказывается «слушаться»: не включается, плохо втягивает мусор, гудит или издает...
07 05 2024 4:17:33
Большинство людей, вне зависимости от рода занятий, знают, что такое кабель и провода. Но мало кто задумывается о том, как эти изделия можно использовать в быту...
06 05 2024 11:13:53
Что такое дроссель? Виды и особенности механизма. Как подключить лампу? Как проводится проверка работоспособности ламп? Устранение неисправностей....
05 05 2024 18:17:59
Лента светодиодная на 12 вольт широко применяется в промышленности и в быту и популярна за счет своих хаpaктеристик и возможностей использования. О ней мы и расскажем...
04 05 2024 16:53:44
Освещение внутреннее должно отвечать массе параметров. Кроме того, что оно должно выполнять свои основные функции оно должно быть надежным....
03 05 2024 9:57:44
Читайте здесь, что такое блок питания для светодиодов, какие разновидности его существуют, каковы их особенности и где они применяются, как правильно рассчитать мощность для лед-блока питания, в чем состоит специфика его подключения своими руками....
02 05 2024 16:20:27
Уполномоченный в столице по вопросам судэкспертизы, кадастровой стоимости недвижимости и способах ее оспаривания Кирилл Кулаков утверждает, что рост рыночных...
01 05 2024 19:46:29
Читайте здесь, как устроена и работает схема энергосберегающей лампы, какие виды таких приборов освещения существуют, какие у них главные эксплуатационные хаpaктеристики, каковы принципы и устройство их работы, какие компоненты составляют их схему и как происходит зажигание....
30 04 2024 11:44:17
Выборе настольной ламы для рабочего места. Какие существуют на рынке наиболее приятные для глаз. Рейтинг лучших моделей....
29 04 2024 1:45:27
Узнайте, когда и как меняют лампочки в приборной панели ВАЗ 2114. Читайте, почему они выходят из строя и какие причины встречаются чаще всего. Выясните для себя, как выбрать подходящие светильники и порядок действий при замене....
28 04 2024 16:48:33
Подсветка телевизора светодиодной лентой своими руками: подробное руководство по монтажу лед-подсветки за телевизором. Фото, схемы....
27 04 2024 19:19:55
Узнайте, что светодиод – это полупроводниковый элемент, который используется для индикации и производства осветительных приборов. Читайте, по каким признакам классифицируются диоды, излучающие свет. Какие хаpaктеристики обязательно нужно учесть при покупке, какие достоинства и недостатки у светодиодов, используемых в осветительных приборах....
26 04 2024 10:31:58
Например, РКГМ 25 - провод с сечением в 25мм2. Вообще, данный тип провода выпускается с номиналами от 0,75мм2 до 120мм2, и производится только одножильным....
25 04 2024 14:32:53
Освещение в прихожей в квартире или доме имеет свои особенности. Особенно это касается прихожих имеющих большую длину и ведущую сразу в несколько комнат....
24 04 2024 23:52:21
Читайте, что из себя представляет светодиодная лампа Т8, чем отличается от люминесцентной. Узнайте, какие преимущества и недостатки у этих источников света. Какие критерии необходимо учитывать при выборе. Когда покупать лампу с встроенным драйвером, когда – с отдельным. Когда для подключения лучше пригласить электрика....
23 04 2024 4:22:51
Читайте, по каким критериям выбирается настольная лампа для школьника. Узнайте, какую лампочку лучше всего вставить в светильник для ребенка. Какие светодиоды самые лучшие, как проверить их качество. Все ли рекомендации офтальмологов обязательно нужно выполнять....
22 04 2024 17:56:24
Наша сегодняшняя тема — электрический инфpaкрасный теплый пол. Мы выясним, как он устроен, по каким параметрам превосходит конкурирующие решения, и каким образом монтируется под чистовое напольное покрытие. Приступим....
21 04 2024 20:54:37
261) Рассмотрим как правильно соединить провода в люстре...
20 04 2024 4:41:35
Читайте, что можно использовать для создания люстры на кухню своими руками. Варианты изготовления абажура. Советы и безопасность при работе....
19 04 2024 20:54:50
Ньютон выделил из отражения красный, оранжевый, желтый, зеленый, гoлyбой, синий и фиолетовый. То есть, спектр в его классическом понятии....
18 04 2024 15:41:53
Читайте, что такое двухцветный светодиод, какая у него конструкция и принцип работы. Узнайте. Где эти элементы используются и как подключаются. Какие системы управления создаются на основе диодов с током до 1 А и таймером 555. Что можно сделать из двухцветных светодиодов в домашних условиях. Какие недостатки у самодельных приборов на основе этого типа радиоэлементов....
17 04 2024 19:48:31
169) Рассмотрим как подключить тройную розетку...
16 04 2024 18:30:57
Читайте, какой коэффициент пульсации может быть у светодиодных ламп, при каких условиях он увеличивается и снижается. Узнайте, как измеряется и рассчитывается этот показатель. Какое отрицательное воздействие на организм оказывает мерцание. Что нужно делать, чтобы светодиодные лампы перестали мерцать....
15 04 2024 11:59:24
В погоне за удобством и экономичностью схемы управления освещением постоянно совершенствуются....
14 04 2024 12:14:10
Идеи для оптимального освещения в гостиной и зала. Использование света и подсветки в дизайне комнаты в современных стилях. Варианты размещения потолочных, настенных светильников в квартире. Особенности выбора приборов для натяжного потолка. Как самому сделать красивое оформление светом....
13 04 2024 15:15:24
Чтобы понять, как правильно выбрать счетчик электроэнергии, необходимо хотя бы поверхностно разобраться в их многообразии. В этом мы вам и поможем...
12 04 2024 6:50:55
Выясните, что собой представляет умное освещение, являющееся частью системы управления «Умный дом». Узнайте, что собой представляет данная технология, каков ее функционал и в чем заключаются ее основные преимущества....
11 04 2024 11:45:27
Читайте здесь, как сделать полки с подсветкой на базе светодиодной ленты, как правильно выбрать лед-полоску, какие главные особенности подсветки для стеклянных полок нужно учесть, какие материалы и инструменты понадобятся для монтажа и из каких основных шагов состоит процеДypa крепежа подсветки для полок....
10 04 2024 4:47:32
Давайте подробнее разберем, что такое люминесцентное освещение, какими преимуществами и недостатками оно обладает....
09 04 2024 0:30:52
Изготовление светодиодной люстры своими руками. Как выбрать светодиодную ленту для самодельного потолочного светильника. Особенности сборки и инструкция по подключению к сети 220В....
08 04 2024 4:41:26
Узнайте, что такое энергосберегающие лампы, какие виды предлагаются в магазинах, чем они отличаются друг от друга. Читайте, как выбрать лампочку по мощности, размерам, цоколю, мощности потока света, производителю. Почему компактные люминесцентные и светодиодные лампы лучше, чем лампочки накаливания....
07 04 2024 16:15:52
Использование освещения в ландшафтном дизайне — что и как можно подсветить на дачном участке. Основные виды ландшафтного освещения, какое бывает в зависимости от выполняемой функции. Как выбрать светильники для подсветки ландшафта....
06 04 2024 13:26:22
Разбор хаpaктеристик лампочек самых популярных производителей из разных ценовых категорий. Выясним какие светодиодные лампы лучше для автомобиля....
05 04 2024 4:30:15
Узнайте, что представляет собой процесс пайки и какие особенности существуют для SMD светодиодов. Уточните для себя, какие существуют способы и технологии пайки. Читайте, как выполняется процеДypa, необходимые инструменты и порядок действий....
04 04 2024 6:39:29
Фонари на улице и шкаф управления уличным освещением видели все. О том, что это оборудование предназначено для комфортного и безопасного перемещения по улицам все знают....
03 04 2024 12:40:37
Узнайте, что такое Led-панель, какие достоинства и недостатки необходимо учесть при покупке. Читайте, как устроены эти приборы освещения, где используются. Как выбрать Led-панель для конкретного помещения. Почему установку лучше доверить специалисту....
02 04 2024 20:53:14
Освещение в спальне. Современные идеи Потолочное освещение Уютное освещение гостиной Как выбрать освещение в детскую комнату Светодиодное освещение спальни...
01 04 2024 4:34:43
Работа над созданием новых и усовершенствование старых источников света идет постоянно. Давайте же разберем лампы уличного освещения, которые сделали нашу жизнь намного удобнее и безопаснее....
31 03 2024 23:52:31
Можно ли ставить светодиодные лампы в габариты и фары автомобиля: советы экспертов о применении светодиодах в автомобиле....
30 03 2024 22:52:25
Что такое ДНаТ. Технические хаpaктеристики лампочки ДНаТ 125, 250 и 400. Сферы применения натриевых ламп....
29 03 2024 16:29:10
Настольная лампа для школьника — какая лучше, по каким параметрам качества и безопасности следует выбирать. Рекомендуемые нормы освещения рабочего места школьника. Рейтинг наиболее популярных моделей ламп....
28 03 2024 7:37:38
Силовой кабель – это вариация проводки, которая применяется специально для создания правильного режима работы коммуникации без чрезмерной нагрузки и появления...
27 03 2024 8:57:59
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Сколько люменов нужно на 1м2 для освещения разных помещений – от комнаты в квартире до склада, нормы освещенности и как рассчитать необходимый световой поток и количество ламп
Карта России для «Power Grid»
Лучшие смартфоны с оптической стабилизацией (апрель 2019)
Ласты R"Gomoove Взросл. TRIBORD - Подводное плавание Дайвинг Дайвинг, серфинг,...
ПЕРЧАТКИ ГОРНОЛЫЖНЫЕ ВЗРОСЛЫЕ 500 WEDZE - купить в интернет-магазине
Домашнее растение похожее на алоэ
Горный велосипед 26" ST30 ROCKRIDER - купить в интернет-магазине
"Чем отличаются хлопья геркулеса от овсянки
Правила игры «Mission: Red Planet»