в чем измеряется степень поляризации
Степень поляризации и закон Малюса
На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным.
Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от Imax до Imin, причем переход от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол, равный π/2 (за один полный поворот два раза будет достигаться максимальное и два раза минимальное значение интенсивности).
Степень поляризации
Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.
называется степенью поляризации. Для плоскополяризованного света Imin=0 и Р=1; для естественного света Imax=Imin и P=0. К эллиптически- поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания полностью упорядочены, так что степень поляризации всегда равна 1).
Закон Малюса
Соотношение (2) носит название закона Малюса.
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:
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:
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:
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.
Как определить степень поляризации света
Вы будете перенаправлены на Автор24
Явление поляризации света осуществляется в момент отражения и преломления естественных лучей. В этом случае она становится следствием непосредственной зависимости коэффициента отражения света от направления вектора напряженности поля световой волны (электрического) относительно плоскости отражения.
Рисунок 1. Поляризация света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В большей степени отражение будет свойственно тем волнам, чьи вектора параллельны отражающей плоскости. Отраженные и преломленные лучи, таким образом, становятся поляризованными только частично. Степень поляризации отраженных лучей будет зависимой в таком случае не только от материала отраженных поверхностей, но и от угла падения.
Поляризация света
Поляризация света считается в физике явлением, при котором фиксируется выделение линейно поляризованного света из естественного (или, возможно, частично поляризованного света).
Существование поляризации становится возможным исключительно у поперечных волн (продольные категорически исключаются). Это, в свою очередь, объясняется тем, что в продольных волнах колебания будут выполняться исключительно вдоль направления их распространения, и погасить данные волны невозможно никакой ориентацией щели.
Горизонтально поляризованные волны не обладают способностью проходить сквозь вертикальную щель. При плокополяризованности электромагнитной волны, направлением ее поляризации избирается направление вектора напряженности у электрического поля.
Свет не обязательно должен быть поляризованным. Так, он может оказаться и неполяризованным, что, в свою очередь, предполагает осуществление колебаний источника параллельно во многих плоскостях. В практическом применении, например, простая лампа накаливания испускает, подобно Солнцу, неполяризованный свет.
Готовые работы на аналогичную тему
Свет, таким образом, характеризуется суммарным электромагнитным излучением множества атомов. Атомы при этом способны излучать световые волны без зависимости друг от друга. Это дает возможность характеризовать световую волну, излучаемую телом в целом, всевозможными и равновероятными колебаниями, осуществляемыми световым вектором.
Рисунок 2. Степень поляризации света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Получение поляризованного света
Поляризованный свет получается посредством пропускания естественного сквозь некоторые кристаллы (при двойном лучепреломлении). При этом фиксируется разделение луча на два разнонаправленных в кристалле, один из которых – обыкновенный (подчиняющийся общеизвестным законам преломления), а другой – необыкновенный.
В случае с необыкновенным лучом, показатель преломления и скорость распространения становятся зависимыми от направления распространения луча внутри кристалла. Оба луча при этом поляризованы в плоскостях, взаимно перпендикулярных. В любом из кристаллов будет существовать хотя бы одно направление, при распространении вдоль которого луч не подвергается двойному лучепреломлению, поскольку наблюдается одинаковость скоростей необыкновенного и обыкновенного лучей (направление оптической оси кристалла).
Рисунок 3. Анализ поляризованного света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Частично поляризованные свет
Введение такого понятия, как степень поляризации в большей степени обусловлено необходимостью получения частично поляризованного света. Такая величина определяется с помощью компонентов, на которые разделяется световой пучок.
Существует два эффективных способа разделения пучка на компоненты:
Процессы разделения на поляризованный и неполяризованный свет будут актуальными в ходе рассмотрения поляризаторов, обеспечивающих частичную поляризацию, и сдвигающих фазу пластинок (они называются фазовыми пластинками) и т. д.
В случае прохождения частично поляризованного пучка, например, через сдвигающее фазу устройство, фиксируется неизменность неполяризованной компоненты. Таким образом, наблюдатель может акцентировать свое внимание исключительно на поляризованной компоненте.
Ученые отмечают одно существенное ограничение, которое характеризуется следующими принципами:
Эквивалентная степень линейной поляризации
В определенных случаях полезным будет использование такого понятия, как эквивалентная степень линейной поляризации. Пучок, имеющий стопроцентную поляризацию эллиптического типа и эллиптичность (в незначительной степени), может рассматриваться в качестве пучка, обладающего частичной линейной поляризацией.
На выходе из несовершенного поляризатора мы получаем свет с преобладающими колебаниями одного направления над колебаниями другого (частично поляризованный свет).
При пропускании подобного света сквозь поляризатор, в момент вращения прибора вокруг направления луча начнет изменяться интенсивность прошедшего света (в пределах от максимальной до минимальной величины).
Измерение степени поляризации
Nbsp; ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА Цель работы: ознакомление с поляризаторами света на примере стопы Столетова; определение степени поляризации частично поляризованного света. Приборы и принадлежности: оптическая скамья, источник света, анализатор (стопа Столетова), конденсорная линза, набор стеклянных пластинок (стопа), фотодиод ФД-2, измерительный прибор.
Сведения из теории
Явление поляризации типично для поперечных волн. Из электромагнитной теории следует, что световая волна поперечна. Колебания вектора напряженности электрического поля Е происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Обычные источники света излучают естественный свет, в котором направление колебаний вектора Е, оставаясь перпендикулярным направлению распространения, быстро и беспорядочно меняется. Поэтому естественный свет обладает статистически осевой симметрией относительно направления его распространения. Схематически естественный свет изображается так, как показано на рис.1.
В поляризованном свете такой симметрии нет. Поляризованным называется свет в котором направление колебаний упорядочено каким-либо образом.
Линейно поляризованным или плоскополяризованным называется свет, в котором вектор Е имеет одно единственное направление колебаний (рис. 2). Плоскость, проходящую через вектор Е и направление распространения волны называют плоскостью поляризации (по старой терминологии- плоскостью колебаний).
Если по мере распространения света направление колебаний вектора Е поворачивается так, что конец вектора Е описывает эллипс, то такой свет называется эллиптически поляризованным (рис. 3). В частном случае, когда конец вектора Е описывает окружность, свет называется поляризованным по кругу.
Частично поляризованным называется свет, в котором есть преимущественное, но не единственное направление колебаний вектора Е (рис. 4). Частично поляризованный свет можно рассматривать как смесь естественного с линейно поляризованным.
Для получения поляризованного света используют различные способы: отражение и преломление света на поверхности диэлектрика, прохождение света через поляризатор.
(1)
Линейно поляризованный свет можно также получить, пропустив естественный свет через поляроид, который пропускает колебания электрического вектора только одного направления. Поляроиды представляют собой искусственно приготовленные коллоидные пленки, служащие для получения поляризованного света. Наиболее распространенным материалом для приготовления поляроидов является герапатит, представляющий собой соединение йода с хинином. Этот материал вводят в целлулоидную или желатиновую пленку. В ней кристаллы герапатита каким-либо способом (обычно механически) ориентируются своими осями в одном и том же направлении. Полученное вещество поглощает световые колебания одного из двух взаимно перпендикулярных направлений. Существуют и другие способы получения поляризованного света (например, используя явление двойного лучепреломления, рассеяния света).
Всякий прибор, служащий для получения поляризованного света, называется поляризатором. Тот же прибор, применяемый для исследования поляризации света, называется анализатором. Таким образом некоторые кристаллы или поляроиды могут служить и поляризаторами и анализаторами.
(2)
Соотношение (2) называется законом Малюса.
Для естественного света все значения угла j между направлением колебаний электрического вектора и осью первого поляризатора равновероятны. Поэтому доля света, прошедшего через поляризатор будет равна среднему значению cos 2 j, т.е. 1/2.
Таким образом интенсивность света, прошедшего через оба поляризатора, равна
(3)
(4)
В частности для естественного света Imax = Imin и P=0, а для плоско поляризованного света Imin=0 и P=1.
Описание установки
На оптической скамье 1 (рис. 8) укреплены осветитель 2, конденсорная линза 3, плита с оправой для стеклянных пластинок стопы 4, такая же точно стопа пластинок, являющаяся анализатором 5, который можно вращать в плоскости, перпендикулярной лучу, фотодиод 6, подключенный к измерительному прибору 7.
Порядок выполнения работы
Измерение степени поляризации
Подключить фотодиод к измерительному прибору. Измерить фототок iт при выключенном осветителе, результат занести в таблицу 1.
Таблица 1
Повторить измерения, убирая по две пластинки. Заполнить таблицу, рассчитать степень поляризации
Проверка закона Малюса
Установить в стопу Столетова все пластинки. Поворотом анализатора добиться минимального значения фототока. При этом оси поляризатора и анализатора скрещены j=90°. Показания занести в таблицу 2. Поворачивая анализатор через 10°, измеряйте фототок и заносите значения в таблицу.
Таблица 2
| № | j | cos 2 j | I |
| 1 | 90 | ||
| 2 | 80 | ||
| 3 | 70 | ||
| 4 | 60 | ||
| 5 | 50 | ||
| 6 | 40 | ||
| 7 | 30 | ||
| 8 | 20 | ||
| 9 | 10 | ||
| 10 | 0 |
Построить график зависимости I = f (cos 2 j). Эта зависимость описывается формулой
Коэффициенты I1 и I2 линейной зависимости определите по методу наименьших квадратов.
Контрольные вопросы
Поляризованный и естественный свет. Виды поляризованного света.
Способы получения поляризованного света.
Дата добавления: 2018-10-27 ; просмотров: 879 ; Мы поможем в написании вашей работы!
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.