Что такое плоскость поляризации
Плоскость поляризации
Смотреть что такое «Плоскость поляризации» в других словарях:
ПЛОСКОСТЬ ПОЛЯРИЗАЦИИ — плоскость, проходящая через направление колебаний электрич. вектора линейно поляризованной световой волны (см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА) и направление распространения этой волны. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный… … Физическая энциклопедия
плоскость поляризации — Плоскость, проходящая через направление распространения линейно поляризованного оптического излучения и направление его электрического вектора. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN plane of polarization DE… … Справочник технического переводчика
плоскость поляризации — 3.4 плоскость поляризации: Плоскость, проходящая через электрический вектор и направление распространения электромагнитной волны. Источник: ГОСТ Р 8.710 2010: Государственная система обеспечения единства измерений. Поляриметры и сахари … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Plokštuma, išvesta per plokščiai poliarizuotos elektromagnetinės bangos sklidimo kryptį ir elektrinio vektoriaus virpėjimo kryptį. atitikmenys: angl. plane of… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Plokštuma, statmena tiesiai poliarizuotos šviesos elektrinio lauko stiprio vektoriaus virpesių krypčiai. atitikmenys: angl. plane of polarization; polarization… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis chemija apibrėžtis Plokštuma, statmena tiesiškai poliarizuotos šviesos elektrinio lauko stiprio vektoriaus virpesių krypčiai. atitikmenys: angl. polarization plane rus. плоскость поляризации … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. plane of polarization vok. Polarisationsebene, f rus. плоскость поляризации, f pranc. plan de polarisation, m … Fizikos terminų žodynas
ПЛОСКОСТЬ ПОЛЯРИЗАЦИИ — плоскость, проходящая через направление распространения и направление колебаний электрич. вектора в линейно поляризов. электромагнитной волне (см. Поляризация волн, Поляризация света). Прежде эту плоскость наз. плоскостью колебаний, а под П. п.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
плоскость поляризации радиоволны — плоскость поляризации Плоскость, в которой лежат вектор напряженности электрического поля и направление распространения радиоволны. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн Синонимы плоскость поляризации … Справочник технического переводчика
Плоскость поляризации радиоволны — 36. Плоскость поляризации радиоволны Плоскость поляризации Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Поляризация света
Начало XIX века для физики ознаменовалось развитием волновой теории света, которым занимались ученые Т. Юнг и О. Френель. В то время природа световых волн оставалась неизвестной. Изначально предполагалось, что свет является распространяющимися в некоторой гипотетической среде – эфире продольными волнами. Однако в процессе изучения явлений дифракции и интерференции вопрос о том, продольные или поперечные световые волны, стал второстепенен. На тот момент казалось невозможным, что свет – это поперечные волны, по той причине, что по аналогии с механическими волнами пришлось бы признать эфир твердым телом, ведь поперечные механические волны не обладают возможностью распространяться в газообразной или же жидкой среде.
Несмотря ни на что, постепенно копились свидетельствующие в пользу поперечности световых волн экспериментально полученные факты.
Поляризация света
Как же получить поляризованный свет?
Интенсивность прошедшего света оказалась прямо пропорциональной cos 2 φ :
Двойное лучепреломление точно также, как и закон Малюса не может быть объяснено с точки зрения теории продольных волн. Для продольных волн направление распространения луча представляет собой ось симметрии. В них любые направления в плоскости, нормальной, то есть перпендикулярной, лучу, равноправны.
Выходит, что асимметрия относительно направления распространения луча – это решающий признак, отличающий поперечную и продольную волны. Первым высказал догадку о поперечности световых волн Т. Юнг в 1816 году. Независимо от Юнга Френель тоже выдвинул концепцию поперечности световых волн, и даже смог обосновать ее с помощью большого количества опытов. Им была создана теория двойного лучепреломления света в кристаллах.
Пропала необходимость во введении особой среды распространения волн – эфира, который приходилось рассматривать как твердое тело. Благодаря этому электромагнитная теория света приобрела должную стройность.
В каждом из процессов взаимодействия света с веществом электрический вектор E → играет основную роль. По данной причине его называют световым вектором.
Виды поляризации света
Если при распространении электромагнитной волны световой вектор сохраняет свою ориентацию, то подобная волна носит название линейно поляризованной или плоско поляризованной. Отметим, что термин поляризации волн ввел Малюс применительно к поперечным механическим волнам.
В нормальной (то есть перпендикулярной) направлению распространения волны эллиптически поляризованной волне в каждой плоскости P конец результирующего вектора E → за период светового колебания обходит некоторый эллипс, носящий название эллипса поляризации.
Его размер и форма характеризуются амплитудами a x и a y линейно поляризованных волн и фазовым сдвигом Δ φ между ними.
Линейно поляризованный свет производится лазерными источниками. В случае отражения или рассеяния свет может стать поляризованным. В частности, голубой свет от неба частично или полностью поляризован. Однако, свет, который испускают обычные источники, такие как, например, солнечный свет и излучение ламп накаливания, является неполяризованным. Свет, исходящий от подобных источников, в любой момент состоит из вкладов огромного числа независимо излучающих атомов, обладающими различной ориентацией светового вектора в волнах, которые они излучают. По этой причине в результирующей волне вектор E → хаотично меняет свою ориентацию во времени, из-за чего в среднем все направления колебаний получаются равноправными.
Неполяризованный свет также называют естественным светом.
Кристаллы, в которых происходит двойное лучепреломление, называются анизотропными.
У значительной части кристаллов поглощение света кардинально зависимо от направления электрического вектора в световой волне. Такое явление носит название дихроизма.
В частности, данным свойством обладают использованные в знакомых нам опытах Малюса пластины турмалина. При некоторой толщине пластинка турмалина практически полностью поглощает одну из взаимно перпендикулярно поляризованных волн (как, к примеру, E x ) и частично пропускает вторую волну (то есть E y ).
Направление колебаний электрического вектора в прошедшей волне является разрешенным направлением пластины.
Пластинка турмалина может применяться как для создания поляризационного света, то есть в качестве поляризатора, так и для анализа характера поляризации света, как анализатор.
В наше время часто применяются искусственные дихроичные пленки, называющиеся поляроидами.
Поляроиды пропускают практически всю волну разрешенной поляризации и не пропускают поляризованную в нормальном направлении волну. Исходя из всего вышесказанного, можно заявить, что поляроиды – это идеальные поляризационные фильтры.
Выходит, что в электромагнитной теории света закон Малюса находит естественное объяснение, чья основа заключается в разложении вектора E → на его составляющие.
Содержание
Физика термина
Это «естественное» определение, однако, зависит от теории электромагнитных волн, разработанной Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах, тогда как слово « поляризация» было придумано примерно на 50 лет раньше, а связанная с ним загадка возникла еще раньше.
История термина
Три кандидата
Случайно или намеренно плоскость поляризации всегда определялась как плоскость, содержащая вектор поля и направление распространения. На рис. 1 таких плоскостей три, которым мы можем присвоить номера для удобства:
(1) плоскость, содержащая оба электрических вектора и оба направления распространения (т. Е. Плоскость, нормальная к магнитным векторам); (2а) плоскость, содержащая магнитные векторы и волновую нормаль (т. Е. Плоскость, нормальную к D ); (2b) плоскость, содержащая магнитные векторы и луч (т. Е. Плоскость, нормальная к E ).
В изотропной среде E и D имеют одинаковое направление, так что направления лучей и нормали к волнам сливаются, а плоскости (2a) и (2b) становятся одной:
(2) плоскость, содержащая оба магнитных вектора и оба направления распространения (т. Е. Плоскость, нормальная к электрическим векторам).
Выбор малуса
Выбор Френеля
Сам Френель счел этот вывод неудобным; позже в том же году он написал:
Приняв эту гипотезу, было бы естественнее назвать плоскость поляризации той, в которой предполагается совершать колебания, но я не хотел вносить никаких изменений в полученные наименования.
Но вскоре он почувствовал себя обязанным сделать менее радикальные изменения. В его успешной модели двойного лучепреломления смещение среды было ограничено касательным к волновому фронту, в то время как сила могла отклоняться от смещения и от волнового фронта. Следовательно, если колебания были перпендикулярны плоскости поляризации, то плоскость поляризации содержала нормаль волны, но не обязательно луч. В своих «Вторых мемуарах» о двойном лучепреломлении Френель формально принял это новое определение, признав, что оно согласуется со старым определением в изотропной среде, такой как воздух, но не в двулучепреломляющем кристалле.
«Плоскость вибрации»
Джеймс МакКуллах и Франц Эрнст Нойман избежали этого осложнения, предположив, что более высокий показатель преломления всегда соответствует одной и той же плотности, но большей эластической податливости (более низкой жесткости). Чтобы получить результаты, согласующиеся с наблюдениями за частичным отражением, они должны были предположить, в отличие от Френеля, что колебания находятся в плоскости поляризации.
В 1852 году Стокс отметил гораздо более простой эксперимент, который приводит к такому же выводу. Солнечный свет, рассеянный на участке голубого неба под углом 90 ° от Солнца, с помощью методов Малуса обнаруживается как поляризованный в плоскости, содержащей луч зрения и Солнце. Но из геометрии очевидно, что колебания этого света могут быть только перпендикулярными этой плоскости.
Современная практика
Остальные виды использования
В оптически хиральной среде, то есть в среде, в которой направление поляризации постепенно изменяется по мере распространения волны, выбор определения «плоскости поляризации» не влияет на существование или направление («управляемость») вращения. Это тот контекст, в котором двусмысленность термина « плоскость поляризации» не вызывает дальнейшей путаницы.
Есть также контекст, в котором исходное определение может напрашиваться само собой. В немагнитном нехиральном кристалле двухосного класса (в котором нет обычного преломления, но оба преломления нарушают закон Снеллиуса ) есть три взаимно перпендикулярные плоскости, для которых скорость света изотропна внутри плоскости при условии, что электрические векторы нормальны к плоскости. Эта ситуация естественным образом привлекает внимание к плоскости, перпендикулярной вибрациям, как это предполагал Френель, и эта плоскость действительно является плоскостью поляризации, как определено Френелем или Малусом.
Однако в большинстве случаев концепция «плоскости поляризации», отличной от плоскости, содержащей электрические «колебания», возможно, стала избыточной и, безусловно, стала источником путаницы. По словам Born & Wolf, «этот термин… лучше не использовать».
Главная плоскость поляризатора
Прежде чем говорить о плоскости пропускания поляризатора и ее вращении, стоит разобраться в том, что такое поляризатор и где он используется. Поляризатор – это устройство в микроскопе, которое принимает естественный свет от источника освещения и преобразует его в поляризационный свет. Напомним, что естественный свет – это колеблющаяся электромагнитная волна. Она колеблется хаотично – сразу во все стороны, хотя и в одной плоскости. Поляризационный свет – это упорядоченная электромагнитная волна. Ее колебания направлены строго в одну сторону. Главная плоскость поляризации – это та плоскость, в которой эти колебания осуществляются.
Кроме того, в поляризационных микроскопах присутствует анализатор, который работает в паре с поляризатором. Он принимает проходящий через поляризатор свет и либо пропускает его дальше в окуляр, либо отсекает полностью или частично. Часто анализатор тоже называют поляризатором, так как по своей сути это одно и то же устройство, просто установленное в разные места микроскопа.
Вращение плоскости поляризатора
Поляризатор и анализатор всегда работают в паре. Вращение плоскости поляризатора (анализатора) влияет на то, сколько света пропускает через себя анализатор. Зависимость интенсивности проходящего света от угла поворота плоскости описывает закон Малюса. На практике это означает, что идентичное расположение плоскостей поляризации позволяет достичь 100-процентного светопропускания, а расположение под углом 90° приводит к полному блокированию светового пучка. Связь между светопропусканием и углом описывает формула: I = I0*cos 2 φ, где I и I0 – это интенсивность до и после анализатора, а φ – угол между плоскостями.
В нашем интернет-магазине вы можете приобрести разные профессиональные микроскопы. Многие световые модели можно превратить в поляризационные микроскопы, установив на них устройство для простой поляризации. Например, это верно для микроскопов серии Levenhuk MED 1000. Если вы затрудняетесь с выбором подходящего оптического прибора, звоните или пишите – мы поможем!
4glaza.ru
Февраль 2019
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Поляризация света для «чайников»: определение, суть явления и сущность
В нашем блоге уже можно найти статьи про преломление, дисперсию и дифракцию света. Теперь пришло время поговорить о том, в чем заключается сущность поляризации света.
В самом общем смысле правильнее говорить о поляризации волн. Поляризация света, как явление, представляет собой частный случай поляризации волны. Ведь свет представляет собой электромагнитное излучение в диапазоне, воспринимаемом глазами человека.
Что такое поляризация света
Поляризация – это характеристика поперечных волн. Она описывает положение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Если этой темы не было на лекциях в университете, то вы, вероятно, спросите: что это за колеблющаяся величина и какому направлению она перпендикулярна?
Как выглядит распространение света, если посмотреть на этот вопрос с точки зрения физики? Как, где и что колеблется, и куда при этом летит?
Электромагнитная волна
Свет – это электромагнитная волна, которая характеризуется векторами напряженности электрического поля E и вектором напряженности магнитного поля Н. Кстати, интересные факты о природе света можно узнать из нашей статьи.
Согласно теории Максвелла, световые волны поперечны. Это значит, что векторы E и H взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны.
Поляризация наблюдается только на поперечных волнах.
Для описания поляризации света достаточно знать положение только одного из векторов. Обычно для этого рассматривается вектор E.
Если направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, свет называется поляризованным.
Возьмем свет на рисунке, который приведен выше. Он, безусловно, поляризован, так как вектор E колеблется в одной плоскости.
Если же вектор E колеблется в разных плоскостях с одинаковой вероятностью, то такой свет называется естественным.
Поляризация света
Поляризация света по определению – это выделение из естественного света лучей с определенной ориентацией электрического вектора.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Откуда берется поляризованный свет?
Свет, который мы видим вокруг себя, чаще всего неполяризован. Свет от лампочек, солнечный свет – это свет, в котором вектор напряженности колеблется во всех возможных направлениях. Но если вам по роду деятельности приходится весь день смотреть в ЖК-монитор, знайте: вы видите поляризованный свет.
Естественный, поляризованный и частично поляризованный свет
Чтобы наблюдать явление поляризации света, нужно пропустить естественный свет через анизотропную среду, которая называется поляризатором и «отсекает» ненужные направления колебаний, оставляя какое-то одно.
Анизотропная среда – среда, имеющая разные свойства в зависимости от направления внутри этой среды.
В качестве поляризаторов используются кристаллы. Один из природных кристаллов, часто и давно применяемых в опытах по изучению поляризации света — турмалин.
Поляризация отражением
Связь между углом падения и степенью поляризации света выражается законом Брюстера.
Когда свет падает на границу раздела под углом, тангенс которого равняется относительному показателю преломления двух сред, отраженный луч является линейно поляризованным, а преломленный луч поляризован частично с преобладанием колебаний, лежащих в плоскости падения луча.
Практическое применение явления поляризации света
Поляризация света – не просто явление, которое интересно изучать. Оно широко применяется на практике.
Пример, с которым знакомы почти все – 3D-кинематограф. Еще один пример – поляризационные очки, в которых не видно бликов солнца на воде, а свет фар встречных машин не слепит водителя. Поляризационные фильтры применяются в фототехнике, а поляризация волн используется для передачи сигналов между антеннами космических аппаратов.
Фото, сделанные с применением поляризационного фильтра и без него
Чтобы не терять время и преодолеть трудности максимально быстро, обратитесь за советом и помощью к нашим авторам. Мы поможем выполнить реферат, лабораторную работу, решить контрольные задания на тему «поляризация света».
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.