ČO JE POLARIZOVANÉ SVETLO? - FYZICKÝ - 2026

Polarizované svetlo je elektromagnetické žiarenie vibruje v jednej rovine kolmej na smer šírenia. Vibrácia v rovine znamená, že vektor elektrického poľa svetelnej vlny osciluje rovnobežne s priestorom dvoch pravouhlých komponentov, ako je to v prípade roviny xy polarizácie.

Prirodzené alebo umelé svetlo je vlnová sústava elektromagnetického žiarenia, ktorého elektrické polia náhodne kmitajú vo všetkých rovinách kolmých na smer šírenia. Keď je iba časť žiarenia obmedzená na kmitanie v jednej rovine, svetlo sa považuje za polarizované.

Vertikálne polarizovaná svetelná vlna v rovine, pretože nepolárne svetelné vlny narážajú na polarizačný rošt. Autor: Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

Jedným zo spôsobov, ako získať polarizované svetlo, je zasiahnutie lúča svetla na polarizačný filter, ktorý pozostáva z polymérnej štruktúry orientovanej v jednom smere, čo umožňuje priechod iba vlnám, ktoré oscilujú v tej istej rovine, zatiaľ čo ostatné vlny sa absorbujú. ,

Lúč svetla, ktorý prechádza filtrom, má nižšiu intenzitu ako dopadajúci lúč. Táto vlastnosť je spôsob, ako rozlíšiť medzi polarizovaným svetlom a nepolárnym svetlom. Ľudské oko nemá schopnosť rozlíšiť jeden od druhého.

Svetlo môže byť polarizované, kruhové alebo eliptické polarizované v závislosti od smeru šírenia vlny. Tiež je možné získať polarizované svetlo fyzikálnymi procesmi, ako je odraz, lom, difrakcia a dvojlom.

Lineárne polarizované svetlo

Keď elektrické pole svetelnej vlny neustále osciluje, opisujúc priamku v rovine kolmej na šírenie, svetlo sa považuje za lineárne polarizované. V tomto stave polarizácie sú fázy oboch zložiek elektrického poľa rovnaké.

Ak sa prekrývajú dve lineárne polarizované vlny, ktoré vibrujú v rovinách kolmých na seba, získa sa ďalšia lineárne polarizovaná vlna. Získaná svetelná vlna bude vo fáze s predchádzajúcimi vlnami. Dve vlny sú vo fáze, keď vykazujú rovnaké posunutie v rovnakom čase.

Lineárna, kruhová a eliptická polarizácia. Induktívne zaťaženie. (Https://commons.wikimedia.org)

Kruhové polarizované svetlo

Svetelná vlna, ktorej vektor elektrického poľa osciluje kruhovo v rovnakej rovine kolmej na šírenie, je kruhovo polarizovaná. V tomto stave polarizácie zostáva veľkosť elektrického poľa konštantná. Orientácia elektrického poľa je v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek.

Elektrické pole polarizovaného svetla opisuje kruhové dráhy s konštantnou uhlovou frekvenciou ω.

Dve lineárne polarizované svetelné vlny, ktoré sú na seba navzájom kolmé, s fázovým rozdielom 90 °, tvoria kruhovo polarizovanú svetelnú vlnu.

Elipticky polarizované svetlo

V tomto stave polarizácie elektrické pole svetelnej vlny opisuje elipsu v celej rovine kolmej na šírenie a je orientované v smere otáčania v smere hodinových ručičiek alebo proti smeru hodinových ručičiek.

Superpozícia dvoch kolmých svetelných vĺn, jedna s lineárnou polarizáciou a druhá s kruhovou polarizáciou a s fázovým posunom 90 °, vedie k svetelnej vlne s eliptickou polarizáciou. Vlna polarizovaného svetla je podobná ako v prípade kruhovej polarizácie, ale s veľkosťou elektrického poľa sa mení.

Reflexné polarizované svetlo

Malus objavil odrazovo polarizované svetlo v roku 1808. Malus pozoroval, že keď lúč neollarizovaného svetla zasiahne dobre leštenú, priehľadnú sklenenú dosku, časť svetla sa pri prechode cez dosku lomí a druhá časť sa odrazí, čím sa vytvorí uhol 90 ° medzi lomeným lúčom a odrazeným lúčom.

Odrazený svetelný lúč je lineárne polarizovaný osciláciou v rovine kolmej na smer šírenia a jeho stupeň polarizácie závisí od uhla dopadu.

Uhol dopadu, ktorým je lúč odrazeného svetla plne polarizovaný, sa nazýva Brewsterov uhol (9 _B )

Refrakčné polarizované svetlo

Ak dopadá nepollarizovaný lúč svetla s Brewsterovým uhlom (9 _B ) na stoh sklenených dosiek, niektoré z vibrácií kolmých na rovinu dopadu sa odrazia od každej z dosiek a zvyšok vibrácií sa lomí.

Výsledkom je, že všetky odrazené lúče sú polarizované v rovnakej rovine, zatiaľ čo lámané lúče sú čiastočne polarizované.

Čím väčší je počet povrchov, lomený lúč stratí viac a viac oscilácií kolmo na rovinu. Nakoniec bude prepúšťané svetlo lineárne polarizované v rovnakej rovine dopadu ako nepolárne svetlo.

Rozptyl polarizovaného svetla

Svetlo dopadajúce na malé častice suspendované v médiu je absorbované jeho atómovou štruktúrou. Elektrické pole indukované v atómoch a molekulách má vibrácie rovnobežné s rovinou oscilácie dopadajúceho svetla.

Podobne je elektrické pole kolmé na smer šírenia. Počas tohto procesu atómy vyžarujú fotóny svetla, ktoré sú odklonené vo všetkých možných smeroch.

Vyžarované fotóny tvoria skupinu vĺn svetla rozptýlených časticami. Časť rozptýleného svetla kolmá na dopadajúci svetelný lúč je lineárne polarizovaná. Druhá časť svetla rozptýlená v paralelnom smere nie je polarizovaná, zvyšok svetla rozptýlený časticami je čiastočne polarizovaný.

Rozptyl častíc s veľkosťou porovnateľnou s vlnovou dĺžkou dopadajúceho svetla sa nazýva Rayleighov rozptyl. Tento typ rozptylu umožňuje vysvetliť modrú farbu oblohy alebo červenú farbu západu slnka.

Rayleighov rozptyl má závislosť nepriamo úmernú štvrtej sile vlnovej dĺžky (1 / A ⁴ ).

Polarizované svetlo dvojlomu

Dvojlom je charakteristická vlastnosť niektorých materiálov ako kalcit a kremeň, ktoré majú dva indexy lomu. Dvojlomné polarizované svetlo sa získa, keď lúč svetla dopadne na dvojlomový materiál, ktorý sa rozdelí na odrazený lúč a dva lámané lúče.

Jeden z lámaných lúčov sa jeden odchýli viac ako druhý a osciluje kolmo na rovinu dopadu, zatiaľ čo druhý osciluje rovnobežne. Oba lúče vychádzajú z materiálu s lineárnou polarizáciou do roviny dopadu.

Referencie

1. Goldstein, D. Polarized Light. New York: Marcel Dekker, inc, 2003.
2. Jenkins, FA a White, H. E. Základy optiky. NY: McGraw Hill Higher Education, 2001.
3. Saleh, Bahaa E. A a Teich, M. C. Základy fotoniky. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R. D. Modern Optics. Kanada: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF a Huffman, D. R. Absorpcia a rozptyl svetla malými časticami. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998.