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:
Выясняем, почему может мигать лампочка при включенном и выключенном свете. Как найти причину, по которой моргает энергосберегающая или светодиодная лампа. Как исправить мигающие источники света....
20 11 2024 21:39:10
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....
19 11 2024 18:26:14
Выясните, что представляет собой подсветка для ПК и какие возможности она имеет. Читайте, как подключается лента, какие существуют варианты присоединения к различным источникам питания. Узнайте, как включить обычную и многоцветную ленту....
18 11 2024 12:32:33
Ультрафиолетовая лампа для красноухой и сухопутной черепахи — особенности, для чего нужна, какое влияние оказывает на питомцев. Типы ультрафиолетовых ламп, какую лучше выбрать, требования. Время работы лампы, расположение, вредны ли человеку....
17 11 2024 5:13:54
Виды используемых светодиодов в лампах на 220 вольт. Какие преимущества и недостатки видов сборки?...
16 11 2024 8:20:12
Читайте, что представляет собой система адаптивного освещения автомобиля. Узнайте, как она устроена, принцип работы, разновидности комплексов адаптивной подсветки. Основные достоинства и недостатки, стоимость и прочие особенности системы....
15 11 2024 20:59:21
В зависимости от способа прокладки проводов, различается и крепеж на электропроводку....
14 11 2024 10:47:49
Установка датчиков движения для освещения в последнее время приобретает все большую популярность....
13 11 2024 16:10:55
Прочитайте, что такое светодиод и как он работает. Какие излучающие диоды бывают, их принцип действия, где используются. Какие преимущества перед другими источниками света....
11 11 2024 3:33:42
Светодиодные ленты RGB, RGBW и RGBWW — расшифровка, что это значит. Чем отличаются между собой, особенности цветности, сфера применения. Как подключаются эти разновидности, примеры....
10 11 2024 0:33:49
Правильная маркировка проводов и шнуров позволяет значительно облегчить монтаж и ремонт любых электрических сетей. Ведь правильная маркировка не только облегчит сам процесс монтажа, но и позволит вам или любому другому человеку просто взглянув в распределительную коробку, щиток или на провода, определить их назначение...
09 11 2024 0:36:37
Читайте здесь, как выбрать светодиодный фонарик, какие его разновидности бывают в зависимости от вида светодиодов, цветовой температуры, системы отражателя, источника питания, особенностей корпуса и функционала, а также какие его модификации существуют по назначению....
08 11 2024 2:31:46
Тема сегодняшней статьи – опоры освещения и схема установки. Статья носит ознакомительный хаpaктер, так как подобными работами занимаются только подготовленные специалисты, используя необходимое профессиональное оборудование....
07 11 2024 22:22:59
Читайте об основных способах крепления люстры к потолку. Плюсы и минусы разных вариантов. Как не запутаться в проводах. Что учесть, если нужно повесить тяжелый потолочный светильник. Особенности монтажа на бетонное основание, гипсокартонное и натяжное покрытие....
06 11 2024 1:23:59
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....
05 11 2024 9:51:27
Смотрите здесь все хаpaктеристики и особенности использования ИЗУ для натриевых ламп ДНаТ. Что собой представляют. Для чего нужны импульсные зажигающие устройства. Как подключить лампу ДНаТ и распространенные ошибки....
03 11 2024 20:26:22
Что делать, если в мониторе вышла из строя лампа подсветки — можно ли отремонтировать, как проверить лампы подсветки. Переделка ламп подсветки ЖК монитора на светодиодные ленты, пошаговая инструкция, как сделать своими руками....
02 11 2024 22:16:22
Реле для автоматического управления освещением, в последнее время приобретают все большую популярность....
30 10 2024 10:22:17
Как выбрать и организовать освещение в коридоре или прихожей — специфика помещения и требования к освещению. Варианты освещения коридора с натяжным потолком, правила расположения светильников. Схемы освещения, световое зонирование....
29 10 2024 2:52:22
Как устроены энергосберегающие лампы? Почему мигает выключенная энергосберегающая лампа и как устранить причину мигания энергосберегающих ламп? Меры профилактики....
28 10 2024 23:10:57
57) Розетка для электроплиты legrand: как выбрать правильно...
27 10 2024 1:42:19
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....
26 10 2024 23:45:55
Как заизолировать провода так, чтоб контактное соединение прослужило вам как можно дольше, а сопротивление изоляции в этом месте, было равноценно «родной» изоляции кабеля или провода?...
25 10 2024 18:34:43
Читайте здесь, что такое коннектор для светодиодной ленты, какие разновидности его бывают, а также чем хаpaктеризуются их наиболее распространенные модификации – NLSC-PLSC, прижимные, прокалывающие и экземпляры для подключения к проводам....
24 10 2024 16:40:31
Диммер для светодиодных ламп и критерии выбора: применение и принцип работы, совместимость со светодиодными лампами, преимущества использования....
23 10 2024 10:44:32
171) Вилки и розетки трехфазные: технические хаpaктеристики...
22 10 2024 18:20:31
Мощность диодных лент: как рассчитать потрeбление ленты, рассчет мощности на 1 м. Формулы определения мощности, примеры рассчетов....
21 10 2024 11:48:25
Узнайте, как организовать освещение лестницы на второй этаж в частном доме. Читайте, как выбрать осветительные приборы для подсветки разных видов лестниц. Особенности монтажа автоматической системы освещения...
20 10 2024 12:15:14
Что такое диммируемая светодиодная лента — принцип действия и хаpaктеристики. Подключение диммера к светодиодной ленте, способы монтажа и расположение. Как регулировать режим освещения, варианты....
19 10 2024 20:33:35
Смотрите здесь технические хаpaктеристики лампы ДНаТ на 250 Вт, световой поток. Достоинства и недостатки натриевых лампочек, сфера применения. Особенности эксплуатации и возможные неисправности....
18 10 2024 0:16:41
50) Как выполняется проклaдкa электропроводки нa чердaкaх...
17 10 2024 22:51:12
Узнайте, что такое подсветка WLED, каковы ее преимущества и чем она отличается от альтернативных видов конструкции. Выясните, какие изменения такая технология вносит в цветопередачу, уточните остальные преимущества, возможности и особенности....
16 10 2024 3:58:11
Читайте здесь, какие нормы освещенности существуют для рабочего места, офисных помещений, на производстве, в складских комплексах, на охраняемых территориях и объектах, в жилых домах и на детских площадках и какие документы их регламентируют....
15 10 2024 9:20:31
Проектирование электропроводки в частном доме дело достаточно хлопотное, но вполне осуществимое даже без наличия специальных знаний. Достаточно лишь взвешенно подойти к данному вопросу. Ну а наши советы, приведенные в этой статье, позволят вам пошагово создать собственный проект электропроводки для любого частного дома....
14 10 2024 17:28:53
Если вы собрались монтировать теплый пол электрический под плитку и какой лучше не можете определить, то наша статья для вас. Мы постараемся разобрать все имеющиеся модели электрических теплых полов и подобрать вариант идеально подходящий под ваши условия и требования....
13 10 2024 12:30:12
Читайте здесь, какие инфpaкрасные светодиоды существуют, какие их разновидности можно найти на рынке, какими основными параметрами они хаpaктеризуются, чем выделяются мощные их аналоги, какова сфера применения ИК-светодиодов....
12 10 2024 17:21:42
Микросхема bp2832a - высоковольтный драйвер питания светодиодных ламп. Рассмотрим схемы включения, причины выхода из строя и подбор аналогов....
11 10 2024 13:23:31
Как выбрать кабель для электропроводки, и на какие параметры следует обращать внимание при его выборе? В нашей статье мы максимально доступным языком попробуем разобраться с видами проводов и кабелей, чем они отличаются друг от друга, как правильно выбирать сечение проводника, и на какие параметры нужно обращать внимание в первую очередь при выборе....
10 10 2024 8:39:22
Читайте, какие хаpaктеристики диода важны для обеспечения его нормальной работы. Узнайте, что вызывает пробой перехода, когда отрицательные последствия можно нейтрализовать. Что необходимо делать, чтобы электроприборы с диодами служили дольше....
09 10 2024 20:59:17
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....
08 10 2024 18:20:10
Освещение для сауны и бани должно отвечать целому ряду норм и требований. Ведь не для кого не секрет, что эти помещения относятся к особо сырым и жарким....
07 10 2024 3:48:45
Какие бывают возможные неисправности электродвигателя стиральной машины и как их устранить, подскажет статья....
06 10 2024 10:14:14
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
05 10 2024 3:19:58
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....
04 10 2024 13:38:32
Узнайте, как можно использовать понижающий трaнcформатор в качестве источника питания для светодиодных ламп. Читайте, какими особенностями он обладает, выясните для себя достоинства и недостатки такого варианта конструкции....
03 10 2024 9:21:22
Сегодня нам предстоит научиться выполнять расчет освещения светодиодными светильниками. Мы ознакомимся с санитарными нормами освещения и со световым потоком, хаpaктерным для светодиодного освещения на единицу мощности. Но сначала — пара слов об особенностях интересующего нас класса светильников....
02 10 2024 8:11:13
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как избавиться от таpaканов в квартире
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
"Как выглядят говорушки съедобные и несъедобные, как готовить говорушки