องศาของโพลาไรซ์ของแสงโพลาไรซ์บางส่วน: ความหมายคำอธิบายและสูตร

วันนี้เราจะเปิดเผยสาระสำคัญของลักษณะคลื่นของแสงและปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริงนี้ "องศาของโพลาไรซ์"

ความสามารถในการมองเห็นและแสง

ลักษณะของแสงและความสามารถที่เกี่ยวข้องเพื่อดูจิตใจมนุษย์ที่เป็นห่วงเป็นเวลานาน ชาวกรีกโบราณพยายามที่จะอธิบายวิสัยทัศน์ว่า: ทั้งตาปล่อยรังสี "บางอย่าง" ที่ "รู้สึก" รอบ ๆ วัตถุและบอกบุคคลที่มีรูปลักษณ์และรูปแบบของพวกเขาหรือสิ่งที่ตัวเองแผ่ออกสิ่งที่คนจับและตัดสินว่า . ทฤษฎีต่าง ๆ ออกไปจากความจริง: สิ่งมีชีวิตเห็นได้จากแสงสะท้อน จากการตระหนักถึงความจริงข้อนี้ถึงความสามารถในการคำนวณระดับการโพลาไรเซชันที่เท่ากันมีเพียงขั้นตอนเดียวคือต้องเข้าใจว่าแสงเป็นคลื่น

แสงเป็นคลื่น

ที่ศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมของแสงพบว่า: ในกรณีที่ไม่มีการแทรกแซงจะกระจายเป็นเส้นตรงและไม่ปิดที่ใดก็ได้ หากมีอุปสรรคทึบแสงเกิดขึ้นในเส้นทางของรังสีแล้วเงาจะเกิดขึ้นและแสงที่ตัวเองออกไปคนไม่ได้สนใจ แต่เมื่อรังสีชนกับสภาพแวดล้อมโปร่งใสสิ่งที่น่าอัศจรรย์เกิดขึ้น: ลำแสงเปลี่ยนทิศทางของการขยายพันธุ์และจางลง ในปี ค.ศ. 1678 H. Huygens ชี้ให้เห็นว่าสามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงเพียงอย่างเดียวคือแสงเป็นคลื่น นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหลักการ Huygens ซึ่งต่อมาได้รับการสนับสนุนโดย Fresnel ขอบคุณทุกวันนี้คนเรารู้วิธีกำหนดองศาของโพลาไรเซชัน

หลักการ Huygens-Fresnel

ตามหลักการนี้จุดใด ๆ ของสื่อถึงซึ่งอยู่ด้านหน้าของคลื่นเป็นแหล่งกำเนิดรังสีที่สอดคล้องกันรองลงมาและซองจดหมายของหน้าทั้งหมดของจุดเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นหน้าคลื่นในช่วงเวลาถัดไปของเวลา ดังนั้นหากแสงกระจายโดยไม่มีการแทรกแซงในแต่ละช่วงต่อไปหน้าคลื่นจะเหมือนกับในก่อนหน้านี้ แต่ก็คุ้มค่าที่รังสีจะตอบสนองอุปสรรคนี้เนื่องจากปัจจัยอื่น ๆ เข้ามาในเล่น: ในสภาพแวดล้อมต่างๆแสงจะกระจายไปตามความเร็วที่ต่างกัน ดังนั้นโฟตอนที่สามารถเข้าถึงสื่ออื่น ๆ ก่อนจะกระจายตัวเร็วกว่าโฟตอนสุดท้ายจากลำแสง ดังนั้นด้านหน้าของคลื่นจะโค้งงอ ระดับของโพลาไรซ์ที่นี่ไม่มีอะไรเกี่ยวข้อง แต่ต้องเข้าใจปรากฏการณ์นี้อย่างเต็มรูปแบบเป็นสิ่งจำเป็นเพียงอย่างเดียว

เวลาดำเนินการ

เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญแยกต่างหากว่าการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างไม่น่าเชื่ออย่างรวดเร็ว ความเร็วของแสงในสูญญากาศคือสามแสนกิโลเมตรต่อวินาที สื่อใด ๆ ช้าลง แต่ไม่มากนัก เวลาที่คลื่นหน้าบิดเบี้ยวระหว่างการเปลี่ยนจากสื่อหนึ่งไปยังอีก (เช่นจากอากาศสู่น้ำ) มีขนาดเล็กมาก สายตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้และไม่มากเท่าที่อุปกรณ์สามารถบันทึกกระบวนการสั้น ๆ เช่นนี้ได้ เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์เป็นทฤษฎีอย่างหมดจด ตอนนี้ตระหนักดีถึงสิ่งที่เป็นรังสีผู้อ่านจะต้องการเข้าใจวิธีการหาระดับของการโพลาไรซ์ของแสง? เราจะไม่หลอกลวงความคาดหวังของเขา

Polarization ของแสง

เราได้กล่าวไว้ข้างต้นว่าในโฟตอนสื่อต่างๆแสงมีความเร็วแตกต่างกัน เนื่องจากแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขวาง (ไม่ใช่การควบแน่นและการหดตัวของสื่อ) มีลักษณะสำคัญสองประการคือ

เวกเตอร์คลื่น
(รวมถึงปริมาณเวกเตอร์)

ลักษณะแรกระบุว่าที่ไหนรังสีของแสงถูกชี้นำเวกเตอร์โพลาไรซ์เกิดขึ้นนั่นคือทิศทางของความเข้มของสนามไฟฟ้าเป็นตัวชี้นำ นี้จะช่วยให้การหมุนรอบเวกเตอร์คลื่น แสงธรรมชาติเช่นรังสีจากดวงอาทิตย์ไม่มีโพลาไรเซชัน การเคลื่อนที่ของคลื่นจะกระจายไปในทิศทางเดียวกับความนาจะเปนไปไดโดยไมมีทิศทางหรือรูปที่ไดรับเลือกซึ่งปลายคลื่นเวกเตอรสั่น

ประเภทของแสงโพลาไรซ์

ก่อนที่คุณจะเรียนรู้วิธีการคำนวณสูตรสำหรับระดับโพลาไรซ์และทำการคำนวณคุณควรจะเข้าใจว่ามีแสงโพลาไรเซชันอยู่บ้าง

โพลาไรซ์รูปไข่ จุดสิ้นสุดของเวกเตอร์คลื่นของแสงดังกล่าวจะอธิบายวงรี
Polarization เชิงเส้น นี่คือกรณีพิเศษของตัวเลือกแรก ดังที่คุณเห็นจากชื่อภาพในกรณีนี้คือทิศทางเดียว
โพลาไรซ์แบบวงกลม อีกวิธีหนึ่งก็เรียกว่าวงกลม

แสงธรรมชาติใด ๆ สามารถแสดงเป็นผลรวมขององค์ประกอบโพลาไรซ์ที่ตั้งฉากกันสองแบบ ควรจำไว้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสองดวงไม่โต้ตอบกัน การแทรกแซงของพวกเขาเป็นไปไม่ได้เนื่องจากจากมุมมองของปฏิสัมพันธ์ของ amplitudes พวกเขาไม่ได้ดูเหมือนจะมีอยู่สำหรับแต่ละอื่น ๆ เมื่อพวกเขาพบพวกเขาก็ไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง

แสงโพลาไรซ์บางส่วน

การประยุกต์ใช้เอฟเฟ็กซ์โพลาไรซ์เป็นเรื่องใหญ่ เมื่อนำวัตถุไปสู่แสงธรรมชาติและขั้วบางส่วนนักวิทยาศาสตร์สามารถตัดสินคุณสมบัติของพื้นผิวได้ แต่วิธีการกำหนดองศาของโพลาไรซ์ของแสงโพลาไรซ์บางส่วน

มีสูตร NA Umov:

P = (I_ตรอก-I_{ไอน้ำ}) / (ฉัน_ตรอก+ ฉัน_{ไอน้ำ}) ที่ฉัน_ตรอกความเข้มของแสงอยู่ในทิศทางที่ตั้งฉากกับระนาบของ polarizer หรือพื้นผิวสะท้อนแสงและ I_{ไอน้ำ} - ขนาน ค่าของ P สามารถใช้ค่าจาก 0 (สำหรับแสงธรรมชาติปราศจากโพลาไรซ์ใด ๆ ) เป็น 1 (สำหรับรังสีโพลาไรซ์ระนาบ)

แสงธรรมชาติสามารถขั้ว?

คำถามคืออย่างรวดเร็วก่อนแปลก หลังจากที่ทุกรังสีในที่ไม่มีทิศทางจัดสรรมักจะเรียกว่าธรรมชาติ อย่างไรก็ตามสำหรับผู้ที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวโลกนี่เป็นความรู้สึกที่ใกล้เคียง ดวงอาทิตย์ทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวแตกต่างกัน รังสีนี้ไม่ขั้ว แต่ผ่านชั้นหนาของชั้นบรรยากาศรังสีจะได้รับโพลาไรซ์เล็กน้อย ดังนั้นองศาของโพลาไรซ์ของแสงธรรมชาติโดยรวมไม่เท่ากับศูนย์ แต่ขนาดที่เล็กจนมักถูกทอดทิ้ง มันถูกนำมาพิจารณาเฉพาะในกรณีของการคำนวณทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำซึ่งข้อผิดพลาดเพียงเล็กน้อยสามารถเพิ่มดาวของปีหรือระยะทางไปยังระบบของเรา

ทำไมโพลาไรซ์ของแสงถึงไม่?

ด้านบนเรามักกล่าวว่าในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนกันโฟตอนต่างกัน แต่พวกเขาไม่ได้กล่าวถึงเหตุผล คำตอบขึ้นอยู่กับชนิดของสภาพแวดล้อมที่เรากำลังพูดถึงในคำอื่น ๆ ในสิ่งที่รัฐเป็น

กลางเป็นตัวผลึกที่มีอย่างเคร่งครัดโครงสร้างระยะ โดยปกติโครงสร้างของสารดังกล่าวจะแสดงเป็นตาข่ายที่มีไอออนลูกคงที่ แต่โดยทั่วไปนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด การประมาณดังกล่าวมักถูกต้อง แต่ไม่ใช่ในกรณีของปฏิสัมพันธ์ของผลึกและรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในความเป็นจริงไอออนแต่ละตัวจะแกว่งตัวใกล้ตำแหน่งสมดุลไม่เป็นระเบียบ แต่สอดคล้องกับสิ่งที่เพื่อนบ้านอยู่ในระยะทางเท่าไรและมีกี่แห่ง เนื่องจากการสั่นทั้งหมดเหล่านี้ถูกตั้งโปรแกรมอย่างเคร่งครัดโดยใช้สื่อที่เข้มงวดแล้วโฟตอนที่ถูกดูดซับจะถูกปล่อยออกมาจากไอออนนี้เฉพาะในรูปแบบที่กำหนดอย่างเคร่งครัดเท่านั้น ความจริงเรื่องนี้ก่อให้เกิดสิ่งอื่น: สิ่งที่จะเป็นโพลาไรเซชันของโฟตอนที่เกิดขึ้นใหม่ขึ้นอยู่กับทิศทางที่มันเข้าสู่คริสตัล นี้เรียกว่าคุณสมบัติของคุณสมบัติ
สื่อเป็นของเหลว ที่นี่คำตอบมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากมีสองปัจจัยคือความซับซ้อนของโมเลกุลและความผันผวน (condensation-dilution) ของความหนาแน่น ในตัวเองโมเลกุลอินทรีย์อันยาวนานมีโครงสร้างที่แน่นอน แม้โมเลกุลที่ง่ายที่สุดของกรดกำมะถันไม่ได้เป็นทรงกลมทรงกลมวุ่นวาย แต่มีลักษณะเฉพาะของรูปกางเขน สิ่งหนึ่งคือทุกคนที่อยู่ภายใต้สภาวะปกติจะอยู่อย่างวุ่นวาย อย่างไรก็ตามปัจจัยที่สอง (ความผันผวน) มีความสามารถในการสร้างสภาวะที่โมเลกุลจำนวนน้อยก่อตัวขึ้นในปริมาตรเล็ก ๆ อย่างโครงสร้างชั่วคราว ในกรณีนี้โมเลกุลทั้งหมดจะมีทิศทางร่วมกันหรือจะอยู่ชิดกันในบางมุม หากแสงในเวลานี้ผ่านส่วนของของเหลวดังกล่าวจะได้รับการแบ่งขั้วบางส่วน ดังนั้นสรุปได้ว่าอุณหภูมิมีอิทธิพลต่อโพลาไรซ์ของของเหลวมากขึ้น: ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นความวุ่นวายที่ร้ายแรงมากขึ้นและจะมีการสร้างส่วนต่างๆมากขึ้น ข้อสรุปสุดท้ายคือเนื่องจากทฤษฎีขององค์กรด้วยตนเอง
สื่อคือก๊าซ ในกรณีของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันโพลาไรซ์เกิดขึ้นเนื่องจากความผันผวน นั่นคือเหตุผลที่แสงธรรมชาติของดวงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศได้มาซึ่งโพลาไรซ์ขนาดเล็ก และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมสีฟ้าจึงเป็นสีฟ้า: ขนาดโดยเฉลี่ยขององค์ประกอบบรรจุเป็นเช่นที่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสีฟ้าและม่วงจะกระจายตัว แต่ถ้าเราต้องรับมือกับส่วนผสมของแก๊สก็ยากที่จะคำนวณองศาของโพลาไรเซชัน ปัญหาเหล่านี้มักจะได้รับการแก้ไขโดยนักดาราศาสตร์ที่ตรวจสอบแสงของดาวที่ผ่านเมฆโมเลกุลหนาแน่นของก๊าซ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากและน่าสนใจในการศึกษากาแลคซีและกระจุกดาวห่างไกล แต่นักดาราศาสตร์สามารถรับมือและให้ภาพที่น่าตื่นตาตื่นใจในพื้นที่ลึกแก่ผู้คน