Меню

Плоскополяризованный свет это свет у которого



Что такое поляризация света, кто придумал и как получить поляризованный свет

В современном мире любое применение должно обосновываться экономической эффективностью, удобством, простотой. Поляризация света все чаще встречается в жизни человека. На ее основе работает большинство приборов и устройств.

Что такое поляризация света

Термин поляризации дает оценку поперечных волн. Представляет состояние вектора колеблющейся величины в плоскости, поперечной направленности распространения волны.

Если тенденции колебаний светового вектора упорядочены, то освещение именуется поляризованным.

Колебания одинаковой частоты электромагнитных излучений могут иметь поляризирование:

  • Линейную. Она перпендикулярно направлена распространению волны.
  • Круговую. В связи с тенденцией верчения вектора индукции, поляризация правая либо левая.
  • Эллиптическую. Возникает в промежутке с круговой и линейной поляризациями.

Кто открыл явление и что оно доказывает

В первый раз эксперименты согласно поляризации света поставлены в 1690 г Гюйгенсом (голландский ученый). Суть эксперимента в том, что ученый пропустил через исландский шпат световое излучение. При этом происходит поперечная анизотропия луча.

Данное проявление получило название парное лучепреломление. Если кристаллик вращать сравнительно тенденции начальной полупрямой, так крутятся тот и другой луч при выходе из кристалла.

В 1809 г. французский инженер Малюс Э. открывает закон, после названный в его честь. В его экспериментах освещение поочередно пропускается посредством двух одинаковых пластин турмалина. Сияние направлялось вертикально плоскости кристалла турмалина, вырезанного параллельно зрительной оси. Если луч на своем пути встречает два препятствия в виде кристаллов турмалина, то насыщенность прошедшего луча, изменяется от альфа угла между осями по закону Малюса и выражается:

Шотландский физик Никол Уильям изобрел в 1828 году поляризатор. Это прибор для получения линейно-поляризованного света (призма Никола). Через одиннадцать лет осуществил совмещение таких призм в единый прибор, что широко применяется и сегодня.

Откуда берется

Световой поток, который попадает в наше окружение, в основном неполяризован. Излучение от солнца, лампочек – свет, где вектор колеблется в разных направлениях. Если работа за компьютером и монитор жидкокристаллический, то в нем поляризованный источник.

Чтобы видеть поляризованный свет, надо естественный поток пропустить через анизотропную сферу. Она и есть поляризатор, который отрезает ненужные направления колебаний, сохраняя одно.

В числе поляризаторов применяются кристаллы. Одним из природных, часто применяемых – турмалин.

Еще методом извлечения поляризованного потока излучения является отражение с диэлектрика. Если луч опускается в рубеж области 2-ух сфер, поток делится на отображенный и надломленный. Лучи получаются отчасти поляризованными, при этом степень поляризации находится в зависимости от угла падения.

Как получить

Таким образом получить поляризование светового потока можно тремя способами:

  1. Отражением от диэлектриков. Где степень зависит от угла падения и степени преломления.
  2. Пропустить поток сияния через анизотропную среду. Луч, направленный на толстый кристалл, получит параллельное разъединение на выходе.
  3. Поляризатор (призма Николя).

Рекомендуем посмотреть видео на тему “Закон Малюса”.

Практическое применение явления поляризации света

Поляризование света интересно не только с научной точки зрения. Она нашла широкое применение на практике. Примеры применения:

  • 3Д кинематография;
  • очки от солнца с поляризацией – защищают глаза от отблесков солнца от воды и света фар встречных авто;
  • фототехника – фильтры поляризационные;
  • поляроиды применяются в геофизике при изучении свойств облака, при фотографировании затуманенных мест;
  • поляриметры применимы в медицине при определении концентрации сахара в крови, при этом используется угол поворота плоскости поляризации.

В заключение

Поляризация света — природное явление не очень сложное для понимания человеком. Поэтому она находит широкое применение в человеческой деятельности.

Интересные факты? Оставьте комментарий, поделитесь статьей с друзьями в соцсетях.

Источник

Поляризаторы естественного света

Свет – это электромагнитная волна. Как мы знаем из курса физики, любая волна совершает колебательные движения. У естественного света эти колебания происходят хаотично, т. е. в разные стороны. Поляризованный свет – это упорядоченная в своих колебаниях волна. Он может быть поляризованным частично, линейно, циркулярно или эллиптически – вариантов достаточно много. Когда естественный свет проходит через поляризатор, он становится плоскополяризованным. Поляризатор – это конструктивный элемент микроскопа, который пропускает световые колебания, которые параллельны его плоскости, и задерживает те, которые ей перпендикулярны. Микроскопы с поляризаторами называются поляризационными и используются для изучения микрообразцов, которые нельзя рассматривать в светлом поле (чаще всего – кристаллов).

Читайте также:  Как чинить выключатель света

Интенсивность естественного света, прошедшего через поляризатор

Обычно в микроскопе в паре с поляризатором работает еще один элемент – анализатор. По своей сути это то же самое устройство, но установленное в другое место. Анализатор используется для регистрации поляризованного света и регулирования интенсивности естественного света, прошедшего через поляризатор.

Взаимодействие пары «Поляризатор–Анализатор» определяется законом Малюса. Согласно ему взаимное расположение плоскостей поляроидов (это другое название для поляризатора и анализатора) влияет на количество проходящего через них поляризованного света. Например, если плоскости расположены строго перпендикулярно, свет проходить не будет. Если между ними есть небольшой угол, свет пройдет частично. Параллельное расположение плоскостей позволит полностью пропустить весь свет через анализатор.

Эта система отлично подходит для рассматривания минералов и кристаллов. Дело в том, что такие образцы тоже отклоняют поляризованный свет, поэтому правильно настроенные поляризатор и анализатор позволяют детально изучать их. Если интенсивность естественного света прошедшего через два поляризатора (анализатор часто тоже называют поляризатором) равна нулю, в окуляр попадает только свет, отраженный образцом.

Поляризационные микроскопы обычно используются профессионалами, но купить их может любой желающий. Подобные модели выпускают компании Levenhuk, Микромед, Биомед и некоторые другие. Отдельно можно приобрести и устройства для поляризации, но их можно устанавливать не на все микроскопы. Если вам нужен поляризационный микроскоп, рекомендуем обратиться к консультантам нашего интернет-магазина. Мы подберем подходящую модель, дадим советы по наблюдениям, поможем приобрести дополнительные аксессуары. Помните, что на нашем сайте часто проходят распродажи и акции – многие оптические приборы можно приобрести по крайне выгодным ценам.

Если вас интересуют другие материалы по микроскопии, рекомендуем обратиться к этому разделу. Мы публикуем познавательные статьи на регулярной основе – многие из них могут помочь вам глубже погрузиться в увлекательный микромир.

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.

Источник

Поляризованный свет. Плоскополяризованный свет, свет, поляризованный по кругу и эллипсу.

В электромагнитной волне, распространяющейся в свободном пространстве, векторы напряженности электрического (Ē) и магнитного (Н) полей взаимно перпендикулярны, изменяются синхронно (см. рис.1) и их величины связаны соотношением:

(1)

где ε и μ — соответственно электрическая и магнитная постоянные.

Поэтому в световой электромагнитной волне достаточно знать поведение .лишь одного из векторов. Обычно для этой цели выбирают вектор Ē.

В естественном свете имеются колебания вектора Ē волны, совершающиеся в различных направлениях, перпендикулярных к лучу. Свет, в котором направления колебаний вектора Ē упорядочены каким либо образом, называется поляризованным.

Поляризация света — это физическая характеристика оптического излучения, описывающая неэквивалентность различных направлений колебаний вектора Ē волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Волна называетсялинейно поляризованной (или иначе плоско поляризованной), если в процессе распространения волны вектор Ē лежит в одной плоскости, параллельной направлению распространения волны.

Плоскостью поляризации называется плоскость, проходящая через направление колебаний электрического вектора Ē линейно поляризованной световой волны и направление распространения этой волны (плоскость PР1, см. рис.2а). Плоско поляризованную волну излучает, например, отдельный атом.

Волна называетсяполяризованной по кругу (или волной с циркулярной поляризацией), если конец вектора Ē описывает в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, окружность.

При вращении конца вектора Ē по часовой стрелке говорят оправой круговой поляризации волны, а при вращении против часовой стрелки, соответственно, олевой круговой поляризации. Если конец вектора Ē описывает в пространстве эллипс, то тогда говорят оэллиптически поляризованной волне.

Получение поляризованного света. Прохождение света через поляризатор. Закон Малюса.

Для экспериментального анализа поляризации света используют поляризаторы. Поэтому кратко рассмотрим их принцип действия.Поляризаторпредставляет собой устройство для получения линейно поляризованного света. Действие поляризаторов основано на том, что они пропускают световые колебания лишь в определенной плоскости, которая проходит через ось поляризатора.

Читайте также:  Как выбрать комплекты студийного света

Рис.4. Прохождение линейно поляризованного света через поляризатор. РР’ — ось поляризатора.

Линейно поляризованная волна, падающая на поляризатор, может быть разложена на две взаимно перпендикулярные составляющие: Е|| — параллельную оси поляризатора, и Е┴ — перпендикулярную этой оси (см. рис. 4).

Составляющая E┴, перпендикулярная плоскости РР’, поглотиться поляризатором, а составляющая Е|| пройдет через поляризатор. .Поэтому амплитуда волны, прошедшей через поляризатор, будет равна Е = Ео·соsφ , (10) где φ — угол между направлением колебаний вектора напряженности электрического поля падающей на поляризатор волны и плоскостью поляризатора.

Интенсивность световой волны пропорциональна квадрату амплитуды напряженности, поэтому интенсивность света прошедшего через поляризатор будет равна: ι = ιo·cos 2 φ , (11)

где ιo — интенсивность, падающего на поляризатор линейно поляризованного света. Соотношение (11) носит названиезакона Малюса и формулируется следующим образом:

Интенсивность света, прошедшего через поляризатор пропорциональна интенсивности линейно поляризованного света, падающего на поляризатор и квадрату косинуса угла между плоскостью поляризации падающего света и плоскостью поляризатора.

При падении на поляризатор естественного света, как следует из формулы (7), интенсивность любых двух взаимно перпендикулярных составляющих всегда будут равны друг другу. Т.е. при любом положении поляризатора ι║ = ι┴ (12)

Следовательно, интенсивность естественного света, прошедшего через поляризатор, всегда будет равна ι = ι/2, (13)

где ιo — интенсивность естественного света, падающего на поляризатор.

Источник

Поляризационные фильтры: как они работают и для чего нужны

Антон Иванов

Короткий ответ

Потому что они делают цвета фотографии более насыщенными, а также избавляют картинку от бликов.

Видимый свет, как и любое другое электромагнитное излучение, является волной. Поляризованным светом называется излучение, волны которого колеблются в одной плоскости. Изначально солнечный свет не поляризован, то есть у его волн нет чётко определённого направления поперечных колебаний. Но по пути к фотоаппарату свет то и дело отражается и преломляется. В итоге мы имеем блики на различных поверхностях, а на небе появляется специфичная пелена. Поляризационный фильтр создан, чтобы бороться с этим.

Длинный ответ

Чтобы развёрнуто ответить на вопрос «Зачем нужны поляризационные фильтры?», нужно начать с того, что такое поляризованный (и вообще любой) свет.

Световые волны – это видимый спектр электромагнитного излучения где-то между 400 и 700 нм. Он состоит из электрических и магнитных волн. Они довольно громоздко выглядят вместе (плюс магнитные волны никак не относятся к вопросу о поляризации), поэтому давайте ограничимся электрической составляющей. Волна колеблется перпендикулярно направлению своего движения.

Что же такое поляризация? Представьте себе световую волну, направленную прямо в ваш глаз. Если развернуть предыдущий рисунок на 90 градусов, то всё, что нам будет видно, это колебание волны вверх-вниз. Такой световой луч называется поляризованным. Так что поляризованным называется тот свет, электрическое поле которого колеблется только в одном направлении. Вертикально в данном случае. Это может быть и горизонтальная, и любая, в принципе, ориентация.

Ладно, но как тогда получить неполяризованный свет? Без проблем. Большая часть света, что мы видим, не поляризована. Свет, исходящий напрямую от солнца, не поляризован. То же касается лампочки накаливания, любого горячего светящегося объекта. В один момент времени поле может быть направлено в одну сторону, а в другой – совсем в другую. Это происходит в случайном порядке.

Линейная поляризация

Допустим, вам по каким-то причинам нужно получить поляризованный свет. Как это сделать? Просто используйте поляризатор. Это материал, пропускающий свет. Но пропускает он только свет, ориентированный в одном направлении.

Представим поляризатор, пропускающий только вертикально ориентированный свет. Если поставить его в одну линию с лампой и глазом, он отсечет любой свет, кроме поляризованного вертикально. Естественно, за счет потери части излучения, мы получим несколько более темную картинку.

Взяв поляризатор с горизонтальной ориентацией, мы получим горизонтально поляризованный свет.

И как все это использовать?

Здорово, но зачем вся эта поляризация нужна в обычной жизни, ведь мало кто собирается проводить ежедневные эксперименты? Вспомните солнцезащитные очки с поляризацией (нет, они так называются не только потому, что маркетологи зацепились за модное словечко и нашли повод поднять цену на них в несколько раз) и то, как они борются с бликами и отражениями.

Читайте также:  Какие лампы ярче холодный или теплый свет

Как это работает? Представьте себя стоящим в солнечную погоду на берегу озера. Свет попадает к вам в глаза со всех направлений, отражаясь от облаков, любой поверхности по соседству. Спокойный отражённый солнечный свет. Но если вы посмотрите прямо на воду, то увидите яркий блик прямиком от солнца. В нем нет ничего хорошего: он ослепляет, причиняет боль. «Пора положить конец этим надоевшим бликам!» – скажут в отделе маркетинга какой-нибудь фирмы по производству солнцезащитных очков. К счастью, хоть прямой солнечный свет не имеет поляризации, но, отражаясь от поверхности, он, как минимум, частично поляризуется (при некоторых углах падения – полностью). Причем направление поляризации параллельно плоскости, от которой отразился свет.

Получается, что большая часть (если не вся) отраженного от поверхности света имеет четко выраженную поляризацию. Всё, что нам остаётся сделать, это надеть солнцезащитные очки с вертикальным поляризационным фильтром и тем самым отсечь блики.

Эти же очки позволят заглянуть под поверхность воды.

Всё это справедливо и для поляризационного фотофильтра. Основная разница состоит в том, что за счёт изменяемой плоскости вращения вы сами можете задавать направление поляризации.

Круговая поляризация и зачем она нужна

Помимо линейной поляризации существует другой ее вид – круговая.

Вот две волны, колеблющиеся в перпендикулярных друг другу плоскостях. В случае, когда они совершают колебания в одной фазе, их суммарный вектор направлен по диагонали. То есть мы снова получаем линейно поляризованный свет.

Но если сдвинуть горизонтальную волну на 1/4 фазы, суммарный вектор двух волн будет вращаться по часовой или против часовой стрелки. То есть, поляризация не будет всё время направлена в одну сторону, она будет круговой.

Чтобы понять, как на практике работает круговой поляризационный фильтр, нужно принять тот факт, что линейно поляризованный свет состоит не из одной электрической волны, а из вектора суммы двух перпендикулярно колеблющихся волн, как на картинке выше. Собственно, сам фильтр состоит из двух частей: линейного поляризатора и специального материала, замедляющего одну компоненту поляризованного света на 1/4 фазы.

Так, а к чему вообще все эти заморочки с круговой поляризацией, когда есть линейная?

Всё дело в том, что электроника современных камер не может адекватно работать с линейно поляризованным светом. Возможны ошибки экспозамера и фокусировки. Со светом, имеющим круговую поляризацию, такой проблемы не возникает, потому что он ведет себя как обычный природный свет.

Использование поляризационного фильтра на фотокамере

Как я писал в начале, поляризационный фильтр делает цвета фотографии более насыщенными, а также избавляют картинку от бликов. Увеличенные насыщенность и контрастность полезна при съёмке пейзажей.

Левый снимок сделан без поляризационного фильтра. Правый – с ним. На втором снимке хорошо заметна как возросшая общая контрастность изображения, так и увеличенное количество деталей в облаках. Стоит обратить внимание, что из-за отсечения фильтром части света, нижняя фотография сделана на более длинной выдержке, чем верхняя: 1/125 секунды против 1/250. Настройки ISO и диафрагмы одинаковы.

Иногда схожего эффекта можно достигнуть при обработке (часто потратив на это больше времени), но вот чего вы точно не сможете добиться, так это избавления от бликов и отражений. Использование поляризационного фильтра на правой фотографии помогло убрать большую часть бликов на окнах. Это бывает чертовски полезно, когда вам нужно сделать кадр через стекло, но из-за отражений не удаётся ничего поймать.

Такой же эффект наблюдается и с бликами на поверхности воды. Правая фотография сделана с поляризационным фильтром.

Конечно, иногда поляризационный фильтр своим эффектом может сделать фотографию хуже. Например, когда вам нужно сохранить дымку в атмосфере или оставить отражения. Всё зависит от того, как вы захотите распорядиться им в своих руках. И не стоит забывать о том, что поляризационный фильтр всегда немного затемняет изображение.

Источник