Skautað og náttúrulegt ljós. skautað ljós ólíkt náttúrulegum

Öldurnar eru tvenns konar. The langsum titringsþrepi röskuninni samhliða stefnu þeirra skilyrða. Sem dæmi má nefna yfirferð hljóð í loftinu. Transverse bylgjur samanstanda af truflunum sem eru á horn 90 ° miðað við stefnu hreyfingar. Til dæmis er bylgja liggur lárétt í gegnum massa af vatni veldur lóðrétt titring á yfirborði þess.

The uppgötvun af

Ýmis dularfulla sjón sem komu fram í miðri XVII öld, hefur verið lýst, þegar skautað og náttúrulegt ljós fór að teljast öldu fyrirbæri og átt titring hennar fundust. Fyrsti svokallaða skautun áhrif var uppgötvað af danska læknis Erasmus Bartholin árið 1669. Scientific sést tvöfalda ljósbrot eða birefringence í Iceland silfurberg eða kalsíums (kristalforml kalsíumkarbónat). Þegar ljós fer í gegnum kalsít kristal kljúfa það, sem framleiða tvær myndir eru færst miðað við hvert annað.

Newton vita um þetta fyrirbæri og bendir til þess að ef til vill ljós corpuscles hafa asymmetry eða "einhliða", sem gæti verið orsök myndun tveggja mynda. Huygens, samtímamaður Newton var fær um að útskýra kenningu sína um tvöfalt ljósbrot grunn bylgjur, en hann gerði ekki skilja hið sanna merkingu áhrif. Birefringence enn ráðgáta þar Thomas Young og franska eðlisfræðingur Augustin-Zhan Frenel er ekki lagt til að ljósbylgjur eru þversum. Einföld hugmynd hefur leyft að útskýra hvað skautað og náttúrulegt ljós. Þessi veitt náttúrulega og án fylgikvilla ramma til að greina polarlseringseffekter.

The birefringence orsakast af blöndu af tveimur þverstæðum polarizations, sem hver um sig hefur bylgja hraða þess. Vegna mismunar á hraða tveimur þáttum með mismunandi brotstuðla, og því eru þeir á annan brotnar í gegnum efni, sem framleiða tvær myndir.

Skautað og náttúrulegt ljós: Maxwell kenning

Fresnel þróast hratt alhliða líkan af þverskips öldurnar, sem leiddi til birefringence og fjölda annarra sjón áhrif. Fjörutíu árum síðar, raf kenning Maxwell glæsilegur útskýrir þverskips eðli ljóss.

Rafsegulbylgjur Maxwell samanstendur af segulmagnaðir og rafmagns sviðum hornrétt á stefnu sveifluhreyflngu. Sviðin eru á horn 90 ° við hvert annað. Í þessu tilviki er átt fjölgun segulmagnaðir og rafmagns sviðum mynda rétthendum hnitakerfi. Fyrir bylgju með tíðni f og lengdar W vlð (þeir tengjast ávanabindingu λf = C), sem færist í jákvæða x stefnu, á sviði er lýst stærðfræðilega:

• E (x, t) = e ₀ cos (2 π x / λ - 2 π fet) Y ^;
• B (x, t) = B ₀ cos (2 π x / λ - 2 π fet) z ^.

Jöfnur sýna að rafmagns og segulsvið eru í fasa við hvert annað. Á hverjum tíma, þeir ná samtímis hámarksgildi þeirra í bili sem svarar til E ₀ og B _0. Þessi sveifluspennum eru ekki sjálfstæð. Jöfnur Maxwells leitt í ljós að E ₀ = Cb ₀ fyrir allar rafsegulbylgjur við lofttæmi.

pólun átt

Í lýsingu á stefnumörkun segulmagnaðir og rafmagns sviði ljósbylgjur eru yfirleitt einungis til kynna í hvaða átt rafsvið. Segulsviðið vektor ræðst af kröfu um perpendicularity sviðum og perpendicularity þeirra til stefnu hreyfingar. Náttúrulegt og línulega skautað ljós er einkennist af því að í síðustu sviði sveiflast á föstu áttir og hreyfingu öldu.

Það eru aðrar mögulegar polarlseringseffekter ríki. Í tilviki hringlaga vektor af segul og rafmagn sviðum er snúið miðað við fjölgun átt við fastan amplitude. Sporbaugsskautað ljósið er í miðjustöðu milli línuleg og hringlaga polarizations.

unpolarized ljós

Atóm á yfirborði hitað þráðlaga, sem mynda í sér rafsegulgeislun, eru, sjálfstætt frá hvor öðrum. Hver geislun getur verið um fyrirmynd sem lestir af skamms tíma 10 ^-9 til 10 ^-8 sekúndur. Rafsegulbylgjur frá filament, er superposition af þessum lestum, sem hver um sig hefur eigin pólun stefnu sinni. Upphæð stilla handahófi þjálfar form bylgja skautun vektor sem er breytilegt hratt og óreglulega. Slík bylgja heitir unpolarized. Allar náttúrulegar uppsprettur ljóss, þar á meðal sólin, glóperur, flúrperur og eldi, framleiða slík geislun. Hins vegar náttúrulegt ljós er oft að hluta skautað vegna margra dreifingar og íhugun.

Þannig er munurinn frá náttúrulegu skautað ljós felst í því að á fyrstu sveiflur eiga sér stað í flugvél.

Heimildir af skautað geislun

Skautað ljós er hægt að myndast þegar staðbundna stefnumörkun ákvarðað. Eitt dæmi er synchrotron geislun, þar sem hár-orka innheimt agnir á hreyfingu í segulsviði og gefa frá sér skautað rafsegulbylgja. Það eru margir vel þekktir stjarnfræðilegur heimildum sem gefa frá sér náttúrulega skautað ljós. Þessir eru þokan, Supernova leifar, og virk vetrarbrautakjörnum. Cosmic geislun skautun er rannsakað í því skyni að ákvarða eiginleika upptökum hennar.

Polaroid sía

Skautað og náttúrulegt ljós eru aðskilin með að fara í gegnum a tala af efni, algengasta sem er Polaroid, búin með American eðlisfræðingur Edwin Land. Sían samanstendur af langar keðjur af vetniskolefni sameinda stilla í eina átt með því að hitameðferð ferli. Sameindarinnar að vali gleypa geislun, rafsviðið er samsíða stefnu þeirra. Ljósið yfirgefa polarizer er línulega skautað. rafmagns sínu sviði hornrétt sameinda stefnumörkun. Polaroid hefur fundið forritið á mörgum sviðum, þar á meðal sólgleraugu og síur sem draga úr áhrifum endurspeglast og dreifður ljós.

Náttúrulegt og skautað ljós: lögmál Malus

1808, eðlisfræðingur Etienne Louis Malus ljós að ljósið endurspeglast frá non-málmi yfirborð, að hluta skautað. Umfang þessi áhrif veltur á horni aðfallanda og brotstuðli hugsandi efni. Í einni af erfiðustu tilvikum þegar snertill við horn tíðni í lofti er jafn brotstuðul hugsandi efni, endurspeglast ljós verður alveg línulega skautað. Þetta fyrirbæri er þekkt sem lögum Brewster er (heitir eftir uppgötvað þess, skoska eðlisfræðingnum David Brewster). The skautun samsiða endurvarpsflöt. Þar sem sjálflýsandi glampi eiga sér stað venjulega þegar endurkast frá lárétta fleti, svo sem vegir og vatn filters eru almennt notuð í sólgleraugu að vera lárétt við skautað ljós og þar af leiðandi vali fjarlægja toppa ljósi.

Rayleigh-dreifing

Ljós dreifingar með mjög litlum hlutum sem mál eru mun minni en bylgjulengd (svonefnd Rayleigh-dreifing eftir enska vísindamannsins Lord Rayleigh), einnig skapar hluta skautun. Þegar sólarljós fer í gegnum andrúmslofti jarðarinnar, er það dreift með loftsameindir. Jörð og nær dreifður skautað dagsbirtu. Hve pólun er háð dreifingar horn. Þar sem maður er ekki að greina á milli náttúrulegu og skautað ljós, þessi áhrif fer yfirleitt óséður. Engu að síður, að augu margra skordýra bregðast við henni, og þeir nota hlutfallslegt pólun dreifður geislun sem siglinga tól. Venjuleg sía myndavél sem er notað til að draga úr bakgrunnur geislun í björtu sólarljósi, er einfalt línuleg polarizer, sem aðskilur skautað ljós og náttúrulega Rayleigh.

misátta efni

Polarlseringseffekter sáust i Ijósfræðilega misátta efni (þar sem hrotstuðull breytilegt við átt skautun), svo sem tvíbrota kristöllum, sum líffræðilegum byggingareiningum og ljósvirk efnum. Technological forrit eru sem skautar smásjár, fljótandi kristal sýna og sjóntæki sem notuð eru til efni rannsóknir.