Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуПоляризованный 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.
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.
Этот принцип используется в поляризационных микроскопах.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.
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:
Узнайте, какие преимущества и недостатки у схемы подключения люминесцентной лампы с дросселем и стартером. Читайте, какая модель подключения светильника самая простая. Как устроить временное люминесцентное освещение с минимальным количеством деталей, если вольфрамовые нити перегорели....
14 04 2025 15:20:27
Гофрированная трубка для проводов, в последнее время находит все большее применение. Ее используют, как дополнительное средство защиты проводников от механических воздействий....
13 04 2025 21:19:50
Рассмотрим разные типы защиты светодиодов. Главные причины выхода из строя диодов - скачки напряжения и наведенные или паразитарные пульсации тока....
12 04 2025 23:53:41
Читайте, какие электронные элементы называют диодами, по каким признакам они классифицируются и где используются. Узнайте способы, позволяющие определить, где у неполупроводникового и полупроводникового диода анод, и где катод. Какой из методов самый точный для светодиодов. Какая разница между плюсом и анодом, минусом и катодом....
11 04 2025 8:54:20
Узнайте, как правильно подключить устройство для плавного включения ламп накаливания. Читайте, что нужно для того, чтобы сделать прибор постепенного запуска своими руками. Как выбрать схему, исходя из принципа ее работы и мощности источника света....
10 04 2025 8:48:25
Обойтись без горячей воды в доме проблематично. К счастью, сегодня у нас есть возможность установить в квартире бойлер и забыть об этих переживаниях, главное...
09 04 2025 23:28:38
Узнайте, какие лампочка оптимальны для установки на ближний свет на Ладе Приоре. Читайте, какие действия необходимо выполнить для замены лампочек, возможные ошибки и условия правильного выполнения работы. Рассмотрите возможность использования светодиодных ламп....
08 04 2025 17:53:15
Правила пользования люминесцентными лампами. Сколько ртути в люминесцентной лампе? Ликвидация последствий от разбитой лампы. Что делать категорически нельзя? Проявления отравления ртутью....
07 04 2025 5:13:59
Освещение промышленных зданий — это достаточно емкий вопрос, содержащий массу переменных. Данную сферу регулирует множество нормативных документов, но основными из них является СНиП 23-05-95 и, конечно, ПУЭ. Первый регулирует нормы освещенности для различных видов помещений, а второй является своеобразной «библией» для любого электрика....
06 04 2025 15:11:31
Как соединить диодную ленту: способы с паяльникм и без, подробные советы по соединению светодиднй ленты. Преимущества и недстатки каждого способа....
05 04 2025 20:10:57
Узнайте преимущества и недостатки параллельного подключения лампочек. Читайте, когда выгодно последовательное соединение источников света. Смотрите здесь, как не допустить ошибок при монтаже выключателя....
04 04 2025 5:14:49
Как правильно сделать электрическую проводку? Такой вопрос часто возникает во время ремонта или строительства собственного жилья....
03 04 2025 9:12:58
Читайте здесь, какие лампочки – накаливания, люминесцентные, галогеновые или светодиодные – лучше купить для дома. Узнайте, какая лампа называется энергосберегающей и так ли это, и какие еще экономные виды существуют. Сохраните себе критерии выбора ламп для дома....
02 04 2025 22:17:21
И с этой задачей отлично справляются светодиодные системы освещения. Рассмотрим их виды, особенности и преимущества перед другими видами освещения для теплиц....
01 04 2025 23:17:33
Электрическая мясорубка Бош достаточно разрекламированный продукт, который одним своим именем должен убедить покупателя сделать выбор в пользу именно этого товара....
31 03 2025 18:16:24
Особенности организации светодиодной подсветки потолка — как это сделать своими руками. Какой плинтус выбрать, разновидности с каналом под светодиодную ленту. Монтаж плинтуса, оптимальное расстояние от плинтуса до потолка....
30 03 2025 19:28:48
Прочитайте, в чем заключаются основные особенности параллельного и последовательного подключений светодиодов. В каком случае используется тот или иной вид соединения, какие составляющие нужны для сбора цепей. Какие ошибки допускают при сборке....
29 03 2025 14:42:16
Читайте, что лучше - светодиод CREE XML Т6 или U2. Узнайте, чем источник света с бином Т6 отличается от источника с бином U2. Когда предпочтительнее чип с повышенной яркость, когда – с оптимальным соотношением качества и эффективности. Как отличить оригинальное изделие CREE XML от подделки....
27 03 2025 1:22:52
За счет чего сверхъяркие светодиодные ленты обладают настолько высокой светимостью? Насколько хороши они в качестве основного освещения? Наконец, как правильно монтировать систему освещения из таких лент? Попробуем ответить на эти вопросы....
26 03 2025 3:27:53
Узнайте, что нужно в первую очередь делать, если в жилой комнате дома или в офисе разбилась люминесцентная лампа. Есть ли ртуть в таких лампочках, каково ее содержание и в какой концентрации пары металла могут причинять негативные последствия....
25 03 2025 17:33:51
Узнайте способы того, как проверить люминесцентную лампу и отдельные составляющие ее конструкции. Выясните, какой прибор для этого используется и как проводится измерение....
24 03 2025 19:37:22
Подсветка зеркала светодиодной лентой: полная информация по выбору лед-ленты и монтажу подсветки. Инструкции и советы с фото....
23 03 2025 19:57:22
Узнайте, какую информацию несут обозначения на упаковке светодиодных ламп. Читайте, какие значения в них скрыты, о чем говорят те или иные параметры ЛЕД светильников. Уточните для себя, что означают наиболее важные хаpaктеристики светодиодов....
22 03 2025 9:55:48
Освещение для бассейна — это не только способ подчеркнуть его индивидуальность, но и элемент безопасности вашего места отдыха. Поэтому данному моменту следует уделить пристальное внимание еще на стадии проектирования. После монтажа исправить что-либо будет крайне сложно, а иногда и невозможно. И здесь многое зависит от типа самого бассейна....
21 03 2025 2:15:45
Резонанс напряжений в электрической цепи Искажения напряжения. Гармоники и интергармоники Напряженность электростатического поля Поток вектора напряженности...
20 03 2025 1:56:52
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....
19 03 2025 20:46:34
Статья состоит из 3 частей: теория явления плазмы, возможность протекания электрического тока через плазму, собственные опыты по изготовлению плазменного шара...
18 03 2025 4:54:15
На данный момент на рынке представлено огромное количество полотенцесушителей с самыми разнообразными системами регулирования, но электрические полотенцесушители с терморегулятором получили наибольшее распространение....
17 03 2025 19:10:49
Сегодня мы поговорим с вами про устройство гидрогенератора, расскажем много интересного про их параметры и хаpaктеристики, а также попробуем собрать такое устройство своими руками....
16 03 2025 13:56:12
Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники....
15 03 2025 12:45:24
Электромонтаж проводки для электрической плиты имеет определенные особенности. Ведь зачастую это наиболее мощный потребитель электрической энергии в квартире. В связи с этим риски, связанные с неправильным выбором сечения или некачественным монтажом, резко возрастают....
14 03 2025 20:30:33
Как своими руками сделать подсветку ног в машине. Схема подключения освещения при открытии двери автомобиля....
13 03 2025 9:44:44
Провод ПВКВ 2,5 и других сечений, применяется достаточно широко. Но встретить его в разводках электрических сетей пpaктически невозможно, хотя он и предназначен для низковольтных сетей до 660В....
12 03 2025 0:43:21
Узнайте, в чем состоит особенность маркировки SMD диодов и других подобных элементов. Читайте, какие существуют типы корпусов, чем они отличаются друг от друга, особенности их конструкции и сборки. Выясните для себя особенности маркировки основных групп элементов....
10 03 2025 12:50:27
Узнайте, как производится замена перегоревших лампочек, установленных в приборной доске Лады Калины. Читайте, какие инструменты понадобятся для выполнения процедуры. Запомните порядок действий и возможные аналоги штатных светильников....
09 03 2025 8:28:20
Граждане, мечтающие о коттедже за городом для постоянного проживания и / или комфортного летнего отдыха, могут просмотреть проекты привлекательных двухэтажных...
08 03 2025 4:56:17
Освещение места работы — как влияет на человека, какие применяются виды. Требования к естественному освещению рабочего места. Нормы освещенности для рабочих мест в зависимости от типа помещения, таблица....
05 03 2025 14:45:28
Читайте здесь, как сделать рассеиватель для светодиодной лены своими руками, каковы его функции и принцип действия, какие виды светодиодных ленточных рассеивателей существуют и где они применяются, какие материалы используются и как своими руками изготовить такой рассеиватель....
04 03 2025 20:30:28
Полное описание таймера 555 (ne555) и его схем (микросхем, в том числе интегрального таймера). Примеры применения....
02 03 2025 18:20:29
Читайте здесь о требованиях к контейнерам для сбора, хранения и трaнcпортировки отработанных ртутных (ртутьсодержащих) ламп. Особенности тары и утилизации отходов....
01 03 2025 19:19:10
Сегодня мы с вами поговорим про монтаж уличного освещения, разберем все рабочие этапы и разработку проекта. Тема будет интересной, так что наливаем чаек и внимательно читаем....
28 02 2025 18:26:21
Если продукция подпадает под сертификацию и в ГОСТ Р и в нормах Таможенного союза, то необходимо получить сертификат соответствия техническим регламентам Таможенного союза....
27 02 2025 14:40:40
Читайте здесь, что такое led-driver, какое назначение он имеет для подсоединения светодиодного светильника, каков принцип его работы, какими основными параметрами он обладает, какие модификации существуют, чем он отличается от светодиодного блока питания, по каким параметрам его нужно выбирать и как правильно его включить в схему, соблюдая полярность входа и выхода....
26 02 2025 20:55:33
Светодиодное освещение в сауне недопустимо. Такие слова вы наверняка слышали на многих тематических форумах, да статьях на этом сайте так же найдётся подобное утверждение....
25 02 2025 16:14:20
Как правильно обрезать светодиодную ленту — почему можно только по специальным линиям. Как правильно отрезать в зависимости от разновидности ленты, какие шаги разрезов встречаются. Что делать, если нет маркировки....
24 02 2025 12:35:47
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
