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:
Как выбрать хорошую электрическую мясорубку? Такой вопрос неизбежно возникает если вам надоело мучатся с ручной моделью или вас не удовлетворяет качество фарша из кухонного комбайна....
29 04 2025 7:51:34
Читайте здесь, как выполнить замену лампы ближнего света на Opel Astra H, какими параметрами руководствоваться при ее выборе и на что обратить внимание в ее маркировке, какие инструменты потребуются, из каких этапов состоит работа и каковы ее основные особенности....
27 04 2025 3:26:36
Солнечная батарея своими руками: преимущества и недостатки самодельных изделий. Пошаговая инструкция по самостоятельному монтажу. Разновидности солнечных батарей. Какие инструменты и материалы необходимы....
26 04 2025 3:24:36
Сегодня мы с вами поговорим о том, что представляет собой асинхронный двигатель переменного тока. Узнаем, как он устроен, и за счет каких принципов работает....
25 04 2025 18:23:53
Как правильно организовать освещение в кухне-гостиной — основные правила, что нужно учесть. Выбор типов светильников, варианты совмещения. Распределение кухонных зон с помощью света, размещение функциональной и декоративной подсветки....
24 04 2025 10:22:20
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
23 04 2025 4:26:43
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....
21 04 2025 7:16:11
Узнайте, что такое лазерный диод, как он устроен, принцип действия и разновидности. Читайте, какими особенностями обладают элементы с разной длиной волны и цветом луча. Уточните для себя специфику подключения и необходимость использования дополнительных устройств....
20 04 2025 5:18:52
Узнайте, что может быть причиной поломки ЖК монитора и как можно самостоятельно проверить лампы подсветки монитора. Уточните для себя, зачем нужны некоторые узлы и устройства. Читайте, как произвести замену люминесцентных ламп подсветки на светодиодные....
19 04 2025 20:53:22
Здравствуете. Освещения комнаты и розетки сделал из одной проводов 4 мм2 , соединил в раздаточны коробке и оттуда и до автомата использовал 4 мм2. Поставил автомат В 25 А Так дупустимо?...
18 04 2025 14:19:21
Светодиодная подсветка в интерьере: причины популярности, способы монтажа, область применения. Как сделать подсветку самому....
17 04 2025 17:44:56
История электрического освещения уходит корнями в позапрошлый век. В начале 18 столетия обнаружили, что за счет нагревания различных материалов электроэнергией можно получить яркий свет....
16 04 2025 20:44:13
Хаpaктеристика налобного фонарика. Как выбрать такой фонарь? Самые лучшие налобные фонари....
15 04 2025 5:14:23
Что такое ДНаТ. Технические хаpaктеристики лампочки ДНаТ 125, 250 и 400. Сферы применения натриевых ламп....
14 04 2025 4:26:23
Светодиодное освещение в офисе: преимущества и недостатки, расчет, выбор светильников...
13 04 2025 20:59:50
Читайте, какие светодиодные лампы 12 В предлагаются на рынке. Узнайте, какие критерии самые важные при выборе. Изделия каких производителей самые качественные, как можно сэкономить. Почему не выгодно покупать дешевые светодиоды неизвестных производителей....
12 04 2025 15:33:21
Смотрите, как сделать светодиодный светильник своими руками. Как правильно при этом рассчитать и изготовить драйвер с гасящим конденсатором, какие материалы можно применять и как подключать прибор в сеть 220В или от батареек....
11 04 2025 0:19:18
Интенсивность света: что это такое и для чего необходимо измерять эту величину. Единица измерения освещенности. От чего зависит и интенсивность света....
10 04 2025 14:28:12
Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники....
09 04 2025 3:39:11
Розетки для бытовой техники на кухне могут создать массу проблем. Ведь эта комната является своеобразным сосредоточением электроприборов....
07 04 2025 0:51:31
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....
06 04 2025 4:43:21
Фонари садово-парковые светодиодные – отличный вариант для безопасного перемещения и создания особой атмосферы около дома в темное время суток....
05 04 2025 17:28:54
Светодиодные лампы: подходят ли для ходовых огней, где применяются, как выбрать и какие хаpaктеристики имеют....
02 04 2025 7:24:35
Требования настоящих Правил рекомендуется применять для действующих электроустановок, если это повышает надежность электроустановки, или если ее модернизация направлена на обеспечение требований безопасности....
01 04 2025 17:56:50
Фитолампы для ускорения роста растений известны давно, но Sony предложили революционное освещение, дающее ускорение роста травы в шесть раз!...
31 03 2025 7:46:46
Сравним световой поток светодиодных ламп, в зависимости от мощности лампы. Разбираем в чем отличие между освещенностью и световым потоком....
30 03 2025 5:56:49
Энергосберегающие лампы: особенности и преимущества использования. Советы по выбору ЭСЛ ламп от специалистов....
29 03 2025 0:34:30
В чем основное отличие ксенона от биксенона. Что из себя представляют биксеноновые фары и лампочки. Виды и внешний вид оптики....
28 03 2025 13:46:49
Рассмотрим более подробно достоинства, недостатки и разновидности жалюзи на окна с электроприводом, виды механизированного управления ими и их особенности....
27 03 2025 6:10:38
Как спланировать освещение частного дома. Подвод электроэнергии к распределительному щитку. Разные типы освещения для каждой комнаты, какие источники освещения выбрать, современные виды и особенности. Управление освещением внутри загородного дома....
26 03 2025 18:51:54
Читайте здесь, какая самая яркая светодиодная лента существует, каковы главные особенности мощных лед-полосок, какие параметры влияют на яркость, как выглядит рейтинг популярных производителей, а также какие модели лучших светодиодных лент доступны на сегодня....
25 03 2025 12:58:59
171) Вилки и розетки трехфазные: технические хаpaктеристики...
23 03 2025 13:35:26
Читайте, какие SMD светодиоды самые популярные, где и в каком виде используются. Узнайте, чем они отличаются друг от друга и как выбрать оптимальный вариант. Плюсы и минусы изделий из СМД светодиодов, сфера применения, особенности покупки через интернет....
22 03 2025 8:30:21
В наш век высоких технологий светодиодное освещение выходит на первый план и уверенно отвоёвывает рынок у своих ближайших конкурентов – люминесцентных и...
21 03 2025 16:42:35
97) Если вы решили собственными руками заменить проводку в квартире, то вопрос: как правильно установить розетки и выключатели - будет для вас очень актуальным. Ведь именно эти два вида установочных аппаратов являются основными в электрической сети квартиры или жилого дома....
20 03 2025 22:52:31
Читайте здесь, как сделать светодиодную лампу своими руками, каков принцип ее работы, какими плюсам и минусами она обладает, какие схемы ее сборки существуют, какие при этом материалы и компоненты потребуются и как выглядит пошаговая инструкция ее самостоятельной сборки....
19 03 2025 10:36:27
Сложно представить современную уютную гостиную без люстры. Это не просто предмет освещения, а штрих завершающий дизайн. Поэтому важно найти правильный вариант....
18 03 2025 7:10:24
Какие существуют обозначение для светодиодных ламп. Что означает аббревиатура РЭП на ЛЕД лампах? Маркировки светового потока, срок службы и мощности....
17 03 2025 4:24:35
Многие начали отказываться от газовых плит, делая выбор в пользу электрических поверхностей. Они более экономны, удобны и внешне привлекательней, особенно если...
16 03 2025 2:38:37
Нормы освещенности и стандарты: нормативные документы по СП 52.13330.2011 и СНИП 23-05-95. Понятие минимальной нормированной освещенности и ее значение для различных видов помещений. Сравнение европейских норм освещенности с российскими....
14 03 2025 14:34:19
Узнайте, какие лампы установлены в блок-фарах автомобиля ВАЗ 2114 в качестве ближнего/дальнего света. Читайте, какие виды конструкции ламп могут быть использованы, их достоинства и недостатки. Уточните для себя некоторые наиболее популярные модели от известных производителей....
13 03 2025 2:48:46
Узнайте, какие неисправности светодиодной ленты являются наиболее распространенными. Уточните для себя, как производится проверки работоспособности и локализация возникших неполадок. Читайте, какими методами можно решить проблему и отремонтировать ленту....
12 03 2025 12:43:21
Лампа от желтушки — что это такое? Принцип работы лампы от желтухи. Как подобрать лампу? Показания и противопоказания к применению лампы. Как долго можно лечиться лампой? Возможные последствия. Как быстро снижается билирубин?...
11 03 2025 5:57:59
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как крепить петли на двери шкафа?